WO2022037950A1 - Systems of coating agents, consisting of a base coat and a top coat, and semi-finished product based thereon and production of same - Google Patents
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- WO2022037950A1 WO2022037950A1 PCT/EP2021/071830 EP2021071830W WO2022037950A1 WO 2022037950 A1 WO2022037950 A1 WO 2022037950A1 EP 2021071830 W EP2021071830 W EP 2021071830W WO 2022037950 A1 WO2022037950 A1 WO 2022037950A1
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- C08J2475/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
- C08J2475/04—Polyurethanes
Definitions
- WO 2005/118689 A1 discloses an analogous composite layered sheet or film in which the radiation-curable composition additionally contains acid groups. Both applications describe the top layer as non-adhesive, a higher blocking resistance, such as is required for rolling the film around a core, is not achieved. The possibility of winding up the composite films into rolls before radiation curing of the cover layer is therefore not mentioned either.
- B2) comprises at least one organic (co)solvent
- the at least one thermoplastic polymer has an average molecular weight Mw of at least 100,000 g/mol and preferably an average molecular weight Mw of at least 250,000 g/mol , determined according to DIN EN/ISO 16014-1, whereby the chromatographic conditions were selected according to DIN 55762-1 (2016).
- A3 at least one photoinitiator in a content of >0.1% by weight to ⁇ 10% by weight of the solids content of the composition (ZA), and
- Polymethyl methacrylate is understood to mean, in particular, polymethyl methacrylate homopolymer and copolymers based on methyl methacrylate with a methyl methacrylate proportion of more than 70% by weight.
- Such polymethyl methacrylates are available, for example, under the trade names Degalan®, Degacryl®, Plexyglas®, Acrylite® (Rohm), Altuglas, Oroglas (Arkema), Elvacite®, Colacryl®, Lucite® (Lucite) and others under names Acrylglas, Conacryl, Deglas, Diakon, Friacryl, Hesaglas, Limacryl, PerClax and Vitroflex available.
- PMMA homopolymers and/or copolymers of 70% by weight to 99.5% by weight methyl methacrylate and 0.5% by weight to 30% by weight methyl acrylate are preferred.
- PMMA homopolymers and copolymers of 90% by weight to 99.5% by weight methyl methacrylate and 0.5% by weight to 10% by weight methyl acrylate are particularly preferred.
- the Vicat softening point VET (ISO 306) can be in the range of at least 90°C, preferably from >100°C to ⁇ 115°C.
- PMMA homopolymers and copolymers with an average molar weight Mw of at least 100,000 g/mol and very particularly preferably with an average molar weight Mw of at least 250,000 g/mol.
- the at least one thermoplastic polymer has an average molecular weight Mw of at least 100,000 g/mol and preferably an average molecular weight Mw of at least 250,000 g/mol, determined according to DIN EN / ISO 16014-1 (chromatographic conditions according to DIN 55762-1 (2016)) or according to DIN EN/ISO 16014-5 (2019).
- bi- to hexafunctional acrylic and/or methacrylic monomers preferably suitable esters of the polyhydroxy compounds mentioned are glycol diacrylate and dimethacrylate, butanediol diacrylate or dimethacrylate, dimethylolpropane diacrylate or dimethacrylate, diethylene glycol diacrylate or dimethacrylate, divinylbenzene, trimethylolpropane triacrylate or trimethacrylate, glycerol triacrylate or trimethacrylate, pentaerythritol tetraacrylate or tetramethacrylate, Dipentaerythritol penta/hexaacrylate (DPHA), 1,2,3,4-butanetetraol tetraacrylate or tetramethacrylate, tetramethylolethane tetraacrylate or tetramethacrylate, 2,2-dihydroxypropanediol-1,3-tetraacrylate or
- At least one photoinitiator in a content of >0.1% by weight to ⁇ 10% by weight of the solids fraction of the composition (ZA) is used as component A3) of the composition (ZA).
- the OMNIRAD (formerly IRGACURE®)® types from IGM Resins are used as photoinitiators, such as the types OMNIRAD® 184, OMNIRAD® 500, OMNIRAD® 1173, OMNIRAD®2959, OMNIRAD® 745, OMNIRAD® 651, OMNIRAD® 369 , OMNIRAD® 907, OMNIRAD® 1000, OMNIRAD® 1300, OMNIRAD® 819, OMNIRAD® 819DW, OMNIRAD® 2022, OMNIRAD® 2100, OMNIRAD® 784, OMNIRAD® 250, OMNIRAD® MBF, OMNIRAD® 1173, OMNIRAD® TPO ® 4265 is used.
- the other UV photoinitiators are used, e.g. EsacureTM One (also IGM Resins).
- the polyol component b) is selected from the group consisting of aliphatic polyether polyols, aliphatic polyester polyols, aliphatic polyether-polyester polyols and copolymers thereof with aliphatic polyesters, polyesteramides, polyethers, polythioethers, polycarbonates, polyacetals, polyolefins or polysiloxanes and mixtures of at least two of these.
- suitable aliphatic polyether polyols are polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene oxide, polypropylene oxide and polytetrahydrofuran (pTHF 1000, pTHF 2000, BASF SE, Ludwigshafen, DE).
- Tertiary amines which are particularly suitable and preferred for salt formation are, for example, triethylamine, dimethylcyclohexylamine and ethyldiisopropylamine.
- Other amines can also be used for salt formation, such as ammonia, diethanolamine, triethanolamine, dimethylethanolamine, methyldiethanolamine, aminomethylpropanol and also mixtures of the amines mentioned and other amines. It makes sense for these amines to be added only after the isocyanate groups have largely reacted.
- the solution of the water-dispersible polyurethane prepolymer in the vinyl monomer can be prepared by adding one or more other aliphatic polymerizates to the prepolymer or, which is preferred, by preparing the prepolymer in the presence of one or more vinyl monomers.
- suitable monomers are ethylenically unsaturated hydrocarbons, esters and ethers, especially esters of acrylic acid and methacrylic acid, esters and ethers of vinyl alcohol and styrene.
- esters and ethers especially esters of acrylic acid and methacrylic acid, esters and ethers of vinyl alcohol and styrene.
- Specific examples include butadiene, isoprene, styrene, substituted styrenes, the (Cl-6) lower alkyl esters of acrylic, methacrylic and maleic acid, vinyl acetate, butyrate, acrylate and methacrylate, acrylonitrile, allyl methacrylate, vinyl methyl, - propyl and butyl ether, divinyl ether, divinyl sulfide, vinyl chloride, vinylidene chloride, hexanediol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, and the like. Free acids should
- Surface-modified nanoparticles are optionally introduced during or after the production of the at least one aliphatic polyurethane-polyurea. This can be done by simply stirring in the particles. However, it is also conceivable to use increased dispersing energy, for example by means of ultrasound, jet dispersing or high-speed stirrers based on the rotor-stator principle. Simple mechanical stirring is preferred.
- Suitable organic (co)solvents B2) are butyl glycol, propylene glycol, propylene glycol mono-n-butyl ether, or diethylene glycol monoethyl ether.
- compositions (ZA) and the composition (ZB) can be produced in a simple manner.
- the components are mixed with one another at room temperature in compliance with the usual working instructions and are thereby homogenized.
- the thermoplastic polymer is first completely dissolved in the solvent at room temperature or at elevated temperatures.
- the other obligatory and optionally the optional components are then added to the solution, which has been cooled to room temperature, either in the absence of solvent(s) and mixed together by stirring, or in the presence of solvent(s), for example in the solvent(s) and also through Stir mixed together.
- the photoinitiator is preferably first dissolved in the solvent or solvents and then the other components are added.
- a further purification by means of filtration preferably by means of fine filtration, then takes place.
- Film insert molding in the context of the present invention is a process in which the layer structure according to the invention is three-dimensionally deformed, for example thermally, and then the layer structure is back-coated or back-injected with the thermoplastic polymer on the side facing away from the film.
- the coating can already include a drying process.
- the coating on the surface of the layer structure is preferably cured by means of actinic radiation, preferably UV radiation.
- Drying follows the application of the coating agent.
- work is carried out in particular with elevated temperatures in ovens and with moving and optionally also dehumidified air such as, for example, in convection ovens or by means of jet dryers and thermal radiation such as IR and/or NIR. Furthermore, microwaves can be used. It is possible and advantageous to combine several of these drying processes.
- the drying of the coating in steps (c and e) preferably comprises flashing off at room temperature and/or elevated temperature, such as preferably at 20-200° C., particularly preferably at 40-120° C.
- After the coating has dried it is block-resistant, so that the coated thermoplastic polymer layer C, in particular the coated film, can be laminated, printed and/or thermally deformed.
- shaping is preferred, since the shape for a three-dimensional plastic part produced using the film insert molding process can be predetermined simply by shaping a coated film.
- the emitters can be installed immovably, so that the item to be irradiated is moved past the radiation source by means of a mechanical device, or the emitters can be movable, and the item to be irradiated does not change its location during curing.
- the radiation dose usually sufficient for crosslinking in UV curing is in the range from >80 mJ/cm 2 to ⁇ 5000 mJ/cm 2 .
- the layered structure according to the invention can be used, for example, to produce molded bodies which have structural elements with very small radii of curvature. After curing, the top layer A and the adhesion promoter layer B have good abrasion resistance and chemical resistance.
- Figure 4 shows the comparison of the test results of the formation of microcracks in paints on thermoplastic films using light microscopy (table microscope, 10x magnification): a) component after back-injection, which is OK (because there are no micro-cracks) and b) component after back-injection, which is not in order is (since micro cracks on edge / corner).
- a layer structure according to the invention ABSC
- Fig. 4a compared to the existing prior art (not according to the invention, single-layer acrylate-based paint according to Table 3, Example A), Fig. 4b) after deformation, UV - Hardening and back-molding with polycarbonate (Makrolon®) evaluated as indicated in the example section.
- Bayhydrol® UH XP2648 aliphatic, polyether-polycarbonatediol containing anionic
- JonCryl® HYB6340 araliphatic, polyether-polyesterdiol-containing anionic polyurethane-polyacrylate dispersion, solvent-free (BASF SE, Ludwigshafen a. Rh., DE)
- EsacureTM One: functional 1-hydroxyalkyl aryl ketone photoinitiator
- Makrofol® DE 1-1 Polycarbonate film (Covestro Deutschland AG, Leverkusen, DE)
- a flat test specimen was prepared from the coated film previously cured by actinic radiation and fixed on a glass plate.
- the pencil hardness was determined using the Wolf-Wilbum pencil hardness tester from BYK-Gardner and pencils from Cretacolor. Here, based on ISO 15184, the designation of the pencil was specified which, in the test arrangement, caused no surface damage at a pressure of 500 g at an angle of 45°.
- the PUR/PAC hybrid dispersion B1) (eg NeoPacTM E-123) was initially taken and the solvent mixture was added with stirring (1000 rpm) within 5 min. Thereafter, the respective additives, as indicated in Table 1 for formulation examples 1 to 13 (in the case of example 11: BYK 346 etc.), were added stepwise with stirring (500 rpm) with a subsequent stirring time of 5 minutes. The pH was determined and adjusted to a pH of 7.9-8.2 with stirring (500 rpm) by adding N,N-dimethylethylamine in portions. With further stirring (500 rpm), the Levasil® CC 401 was added within 10 minutes and stirred for a further 20 minutes.
- Steps 4 to 7 represent the processing that has been carried out of the layer systems according to the invention and relevant comparative samples, which are required for a final evaluation of the features in terms of application technology (step 8).
- the expert processing of the layer systems in the so-called film insert molding process (FIM) is a prerequisite for the comparative evaluation of the different layer systems.
- HVAC Panel TCF Internal Test Tool
- the UV curing of the coating according to the invention was carried out using an evo 7 dr high-pressure mercury vapor lamp (ssr engineering GmbH, Lippstadt, Germany).
- the system was equipped with dichroic reflectors and quartz discs and had a specific power of 160 W/cm.
- the surface temperature during UV curing should reach > 60 °C.
- the information on the UV dose was determined using a Lightbug ILT 490 (International Light Technologies Inc., Peabody MA, USA).
- the data on the surface temperature were determined using temperature test strips from the RS brand (order number 285-936; RS Components GmbH, Bad Hersfeld, Germany).
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Abstract
Description
Beschichtungsmittelsysteme, bestehend aus Basislack und Decklack, sowie darauf basierendesCoating agent systems consisting of base coat and top coat, and based thereon
Halbzeug und Herstellung desselben Semi-finished product and production of the same
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schichtaufbau umfassend mindestens die folgenden unmittelbar aufeinanderfolgenden, miteinander haftend verbundenen Schichten in der Abfolge Deckschicht-Haftvermittlerschicht-thermoplastische Polymerschicht, ein Kit-of-parts, ein Verfahren zur Herstellung des erfmdungsgemäßen Schichtaufbaus, ein Film-Insert-Molding-Verfahren zur Herstellung eines Formteils, Erzeugnisse umfassend den erfmdungsgemäßen Schichtaufbau, sowie die Verwendung des erfmdungsgemäßen Schichtaufbaus. The present invention relates to a layer structure comprising at least the following directly consecutive layers that are adhesively bonded to one another in the sequence cover layer-adhesion promoter layer-thermoplastic polymer layer, a kit-of-parts, a method for producing the layer structure according to the invention, a film insert molding method for the production of a molded part, products comprising the layer structure according to the invention, and the use of the layer structure according to the invention.
Für die Herstellung von Kunststoffteilen im Spritzgussverfahren hat sich die Film-Insert-Molding- Technologie etabliert. Sie sieht vor, dass die Frontoberfläche eines Teiles zuerst aus einer beschichteten Folie zwei- oder dreidimensional vorgefertigt wird und danach mit einer Kunststoffschmelze von der Rückseite gefüllt bzw. hinterspritzt wird. Film insert molding technology has become established for the production of plastic parts using injection molding. It provides that the front surface of a part is first prefabricated in two or three dimensions from a coated film and then filled or back-injected with a plastic melt from the rear.
Dabei ist es oft erwünscht, dass die Frontseite gegen chemische und mechanische Einwirkungen ausreichend geschützt ist. Dieses wird im Stand der Technik oftmals durch eine entsprechende Beschichtung oder Lackierung der Oberfläche erreicht. Um eine Nassbeschichtung der fertigen dreidimensionalen Teile zu vermeiden, ist es dabei vorteilhaft, dass eine solche Lackierung oder Beschichtung schon auf der Folie aufgebracht sein soll, welche dann mit der Folie alle weiteren Umformungsschritte durchläuft und danach endgültig ausgehärtet wird, z.B. durch UV-Belichtung.It is often desirable that the front side is adequately protected against chemical and mechanical influences. In the prior art, this is often achieved by a corresponding coating or painting of the surface. In order to avoid wet coating of the finished three-dimensional parts, it is advantageous that such a paint or coating should already be applied to the foil, which then goes through all further forming steps with the foil and is then finally cured, e.g. by UV exposure.
Daraus entsteht ein ganz spezielles Eigenschaftsprofil für beschichtete Folien, die zu dieser Technologie passen. Im Stand der Technik hat sich für diese Produktklasse der Begriff „Formable Hardcoating “ durchgesetzt, nämlich eine Folienbeschichtung, die zuerst ausreichend blockfest ist, sich dann aber zusammen mit dem Substrat thermisch dreidimensional verformen lässt und am Ende durch UV-Härten die Eigenschaften einer Schutzschicht bekommt. This results in a very special profile of properties for coated films that match this technology. In the prior art, the term "formable hardcoating" has become established for this product class, namely a film coating that is initially sufficiently block-resistant, but can then be thermally shaped three-dimensionally together with the substrate and finally acquires the properties of a protective layer through UV curing .
Eine solche Eigenschaftskombination im Sinne von Blockfestigkeit und thermoplastisches Verhalten der primären Beschichtung zusammen mit dem großen latenten Potential zur UV-Vemetzung ist schwer zu realisieren. Such a combination of properties in terms of blocking resistance and thermoplastic behavior of the primary coating together with the large latent potential for UV crosslinking is difficult to achieve.
In aller Regel setzen gute Oberflächeneigenschaften eine hohe Vemetzungsdichte der Beschichtung voraus. Hohe Vemetzungsdichten führen aber zu duromerem Verhalten mit maximal möglichen Verstreckungsgraden von nur wenigen Prozent, so dass die Beschichtung während des Verformvorganges zur Rissbildung neigt. Dieser offensichtliche Konflikt zwischen erforderlicher hoher Vemetzungsdichte und angestrebtem hohen Verstreckungsgrad kann gelöst werden, zum Beispiel indem die Trocknung/Härtung der Beschichtung in zwei Schritten, vor und nach der Verformung, durchgeführt wird. Insbesondere geeignet für eine Nachhärtung ist eine strahlungsinduzierte Vemetzungsreaktion in der Beschichtung. Darüber hinaus ist für eine wirtschaftliche Anwendung dieses Verfahrens das zwischenzeitliche Aufwickeln der beschichteten, verformbaren Folie auf Rollen notwendig. Die dabei in den Rollen auftretenden Druckbelastungen, stellen besondere Anforderungen an die Blockfestigkeit der aufgetragenen und getrockneten, aber noch nicht vollständig gehärteten Beschichtung. As a rule, good surface properties require a high crosslinking density of the coating. However, high crosslinking densities lead to duromer behavior with the maximum possible degree of stretching of only a few percent, so that the coating tends to crack during the forming process. This apparent conflict between the need for high crosslink density and the desired high degree of stretching can be resolved, for example, by carrying out the drying/curing of the coating in two steps, before and after deformation. A radiation-induced crosslinking reaction in the coating is particularly suitable for post-curing. In addition, if this process is to be used economically, it is necessary to wind up the coated, deformable film onto rolls in the meantime. The pressure loads occurring in the rollers place particular demands on the blocking resistance of the applied and dried but not yet fully cured coating.
Thermisch verformbare und danach UV-härtende Beschichtungen sind im Stand der Technik beispielsweise beschrieben in Beck, Erich (BASF), Scratch resistant UV coatings for automotive applications, Pitture e Vemici, European Coatings (2006), 82(9), 10-19; Beck, Erich, Into the third dimension: three ways to apply UV coating technology to 3D-automotive objects, European Coatings Journal (2006), (4), 32, 34, 36, 38-39; Petzoldt, Joachim; Coloma, Fermin (BMS), New three- dimensionally formable hardcoat films, JOT, Journal filer Oberflaechentechnik (2010), 50(9), 40-42 und Petzoldt et al., Development of new generation hard coated films for complex 3D-shaped FIM applications, RadTech Asia 2011, Conference Proceedings. Thermally deformable and then UV-curing coatings are described in the prior art, for example in Beck, Erich (BASF), Scratch resistant UV coatings for automotive applications, Pitture e Vemici, European Coatings (2006), 82(9), 10-19; Beck, Erich, Into the third dimension: three ways to apply UV coating technology to 3D automotive objects, European Coatings Journal (2006), (4), 32, 34, 36, 38-39; Petzoldt, Joachim; Coloma, Fermin (BMS), New three-dimensionally formable hardcoat films, JOT, Journal filer Oberflaechentechnik (2010), 50(9), 40-42 and Petzoldt et al., Development of new generation hard coated films for complex 3D-shaped FIM applications, RadTech Asia 2011, Conference Proceedings.
Die meisten davon basieren auf sogenannten Makromonomeren, die hauptsächlich durch Dual-Cure- Verfahren hergestellt werden. Thermoplastische Makromonomere bilden sich durch einen ersten Härtungsmechanismus (z.B. PUR, Polyaddition), die davon nicht betroffenen und durch UV-Licht härtenden Gruppen (z.B. Acrylate), die als End- oder Seitensubstituenten angebracht sind, zeigen sich nach der Verformung beim zweiten Härtungsschritt. Nachteilig ist dabei allerdings, dass solche Makromonomere selbst, oder die Komponenten dafür speziell synthetisch angefertigt werden müssen, was in der Herstellung zusätzliche Kosten verursacht. Durch Dual-Cure-Verfahren erhältliche Makromonomere sind beispielsweise in der EP 2 113 527 Al beschrieben. Most of these are based on so-called macromonomers, which are mainly produced by dual-cure processes. Thermoplastic macromonomers are formed by a first curing mechanism (e.g. PUR, polyaddition), the unaffected and UV-curing groups (e.g. acrylates), which are attached as end or side substituents, show up after deformation in the second curing step. The disadvantage here, however, is that such macromonomers themselves, or the components for them, have to be specially prepared synthetically, which gives rise to additional costs in production. Macromonomers obtainable by dual-cure processes are described, for example, in EP 2 113 527 A1.
WO 2005/080484 Al beschreibt eine strahlungshärtbare Verbundschichtplatte oder -folie aus mindestens einer Substratschicht und einer Deckschicht, die eine strahlungshärtbare Masse mit einer Glasübergangstemperatur unter 50 °C mit hoher Doppelbindungsdichte enthält. WO 2005/080484 A1 describes a radiation-curable composite layered sheet or film composed of at least one substrate layer and a cover layer, which contains a radiation-curable composition with a glass transition temperature below 50° C. and a high double bond density.
WO 2005/118689 Al offenbart eine analoge Verbundschichtplatte oder -folie, bei der die strahlungshärtbare Masse zusätzlich Säuregruppen enthält. Beide Anmeldungen beschreiben die Deckschicht als nicht klebend, eine höhere Blockfestigkeit, wie zum Beispiel für das Aufrollen der Folie um einen Kem benötigt wird, wird nicht erreicht. Die Möglichkeit, die Verbundfolien vor der Strahlungshärtung der Deckschicht zu Rollen aufzuwickeln, wird daher auch nicht erwähnt. WO 2005/118689 A1 discloses an analogous composite layered sheet or film in which the radiation-curable composition additionally contains acid groups. Both applications describe the top layer as non-adhesive, a higher blocking resistance, such as is required for rolling the film around a core, is not achieved. The possibility of winding up the composite films into rolls before radiation curing of the cover layer is therefore not mentioned either.
Im Stand der Technik besteht folglich weiterhin der Bedarf an verbesserten oder zumindest alternativen strahlungshärtenden Beschichtungen. Wünschenswert wären solche Beschichtungen, bei denen die Beschichtung beispielsweise auf Folien nach dem Verformen und Härten eine hohe Abriebbeständigkeit, Kratzfestigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit bei gleichzeitig guter Haftung auf der Folie zeigt. Zusätzlich dazu wären verbesserte oder zumindest alternative Beschichtungen wünschenswert, bei der die Beschichtung vor dem Verformen eine so hohe Blockfestigkeit aufweist, dass sich die damit beschichtete Folien problemlos aufrollen lassen, sich aber trotzdem hohe Verstreckungsgrade im Verformungsprozess erzielen lassen. Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt betrifft die Wirtschaftlichkeit solcher Beschichtungssysteme. Üblicherweise werden die Makromonomere oder deren Komponenten für solche Beschichtungssysteme speziell synthetisch angefertigt, was in der Herstellung naturgemäß höhere Kosten verursacht. Es wäre daher des Weiteren wünschenswert, das Beschichtungssystem auf möglichst einfache und effiziente Weise herstellbar auszugestalten. Damit besteht im Stand der Technik ein Bedarf an Beschichtungsmitteln, die zum einen einfach, effizient und damit günstig herzustellen sind, und die zum anderen zu Beschichtungen, insbesondere auf Folien führen, die nach dem Aufträgen und Trocknen blockfest und nach dem Härten eine hohe Abriebbeständigkeit, Kratzfestigkeit und Lösemittelbeständigkeit aufweisen. Consequently, there is still a need in the prior art for improved or at least alternative radiation-curing coatings. Such coatings would be desirable in which the coating, for example on films, after shaping and curing, exhibits high abrasion resistance, scratch resistance and solvent resistance combined with good adhesion to the film. In addition, improved or at least alternative coatings would be desirable in which the coating exhibits such high blocking resistance prior to forming that that the films coated with it can be rolled up without any problems, but that high degrees of stretching can still be achieved in the shaping process. Another important aspect relates to the economics of such coating systems. The macromonomers or their components for such coating systems are usually produced synthetically, which of course causes higher production costs. It would therefore also be desirable to design the coating system to be able to be produced in the simplest and most efficient manner possible. There is therefore a need in the prior art for coating agents which, on the one hand, are simple, efficient and therefore inexpensive to produce and, on the other hand, lead to coatings, in particular on films, which are block-resistant after application and drying and have high abrasion resistance after curing. Have scratch resistance and solvent resistance.
Da derartige Beschichtungsmittel als Bestandteil beschichteter Halbzeuge, insbesondere beschichteter thermoplastischer Folien, zur Herstellung von Gebrauchsgütem mit Hilfe des sog. Film Insert Molding Verfahrens dienen können, wäre es besonderes wünschenswert, dass die gewählte Beschichtung nach dem Verformen der Folie und Härten sowie dem Abschließenden Hinterspritzen keine Abplatzer, Enthaftung und/oder insbesondere Mikrorisse aufweist. Insbesondere bei Fertigungsgeometrien, die mit einer hohen Verstreckung der Folie beim sogenannten Thermo- oder Hochdruckverformen gefertigt werden, oder solchen, bei denen die verformte Folie enge Radien (typischerweise bis zum Radius der doppelten oder vierfachen Folienstärke) nachbildet, werden oft Rissbildungen am ausgehärteten Lack des hinterspritzten Bauteils beobachtet. Einen Beschichtungsmittel mit einer ausreichend hohen Elastizität für das rissfreie Hinterspritzen und einer gleichzeitig hohen Kohäsion nach Härten, ausgedrückt durch hohe Abriebbeständigkeit, Kratzfestigkeit und Lösemittelbeständigkeit, zu entwickeln, wird allgemein als höchst anspruchsvoll aufgefasst. Insofern stellt das Bereitstellen solcher Beschichtungsmittel und damit beschichteter Substrate mit dem beschriebenen Eigenschaftsprofil für den Fachmann eine besondere Herausforderung dar. Since such coating agents can be used as a component of coated semi-finished products, in particular coated thermoplastic films, for the production of consumer goods using the so-called film insert molding process, it would be particularly desirable that the selected coating after shaping the film and curing and the final back injection molding Has flaking, delamination and/or in particular microcracks. Especially with production geometries that are manufactured with a high degree of stretching of the film during so-called thermoforming or high-pressure forming, or those in which the formed film reproduces narrow radii (typically up to the radius of twice or four times the film thickness), cracks often form in the hardened paint of the back-injected component observed. Developing a coating material with a sufficiently high elasticity for crack-free back-injection and at the same time high cohesion after curing, expressed by high abrasion resistance, scratch resistance and solvent resistance, is generally considered to be extremely demanding. In this respect, the provision of such coating materials and substrates coated therewith with the profile of properties described represents a particular challenge for the person skilled in the art.
Aufgabe ist es daher ein wirtschaftliches Beschichtungssystem bereitzustellen, bei dem die Beschichtung vor dem Verformen eine so hohe Blockfestigkeit aufweist, sodass sich die damit beschichtete Folien problemlos aufrollen lassen, sich aber trotzdem hohe Verstreckungsgrade im Verformungsprozess erzielen lassen, ohne das Abplatzer, Enthaftung und/oder insbesondere Mikrorisse auftreten. Desweitem soll die Beschichtung nach dem Härten eine hohe Abriebbeständigkeit, Kratzfestigkeit und Lösemittelbeständigkeit aufweisen. The task is therefore to provide an economical coating system in which the coating has such a high blocking resistance before forming that the films coated with it can be rolled up without any problems, but high degrees of stretching can still be achieved in the forming process without flaking, delamination and/or especially microcracks occur. Furthermore, after curing, the coating should have high abrasion resistance, scratch resistance and solvent resistance.
Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines Kit-of-parts für ein solches Beschichtungssystem. Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines solchen Beschichtungssystems, sowie eines Film-Insert-Molding-Verfahren zur Herstellung eines Formteils umfassend ein solches Beschichtungssystem. A further object is the provision of a kit of parts for such a coating system. A further object is the provision of a method for producing such a coating system and a film insert molding method for producing a molded part comprising such a coating system.
Zur zumindest teilweisen Lösung dieser Aufgaben stellt vorliegende Erfindung daher folgendes bereit: In order to at least partially solve these problems, the present invention therefore provides the following:
Schichtaufbau umfassend mindestens die folgenden unmittelbar aufeinanderfolgenden, miteinander haftend verbundenen Schichten in der Abfolge A-B-C: Layered structure comprising at least the following directly consecutive, mutually adhesively bonded layers in the sequence A-B-C:
A: Deckschicht oder Decklackschicht, erhältlich oder erhalten durch Härten einer Zusammensetzung (ZA), im Folgenden auch Decklack genannt umfassend: A: Top coat or top coat layer, obtainable or obtained by curing a composition (ZA), hereinafter also referred to as top coat, comprising:
Al) mindestens ein thermoplastisches Polymer mit einem mittleren Molekulargewicht Mw (auch Molgewicht Mw genannt) von mindestens 100.000 g/mol, bestimmt gemäß DIN EN/ISO 16014-1, wobei die chromatographischen Bedingungen gemäß DIN 55762-1 (2016) gewählt wurden und in einem Gehalt von mindestens 30 Gew.-% des Festanteils der Zusammensetzung (ZA), Al) at least one thermoplastic polymer with an average molecular weight Mw (also called molecular weight Mw) of at least 100,000 g/mol, determined in accordance with DIN EN/ISO 16014-1, the chromatographic conditions being selected in accordance with DIN 55762-1 (2016) and in a content of at least 30% by weight of the solid fraction of the composition (ZA),
A2) mindestens ein UV-härtbares Monomer und / oder mindestens ein UV-härtbares Oligomer in einem Gehalt von mindestens 30 Gew.-% des Festanteils der Zusammensetzung (ZA), A2) at least one UV-curable monomer and/or at least one UV-curable oligomer in a content of at least 30% by weight of the solid fraction of the composition (ZA),
A3) mindestens einen Fotoinitiator in einem Gehalt von > 0,1 Gew.-% bis < 10 Gew.-% des Festanteils der Zusammensetzung (ZA), und A3) at least one photoinitiator in a content of >0.1% by weight to <10% by weight of the solids content of the composition (ZA), and
A4) mindestens ein organisches Lösungsmittel, wobei der Anteil an ethylenisch ungesättigten Gruppen mindestens 3 mol pro kg des Festanteils der Zusammensetzung (ZA) beträgt und die Komponente A2 im arithmetischen Mittel mindestens 3 ethylenisch ungesättigte Gruppen pro Molekül aufweist; A4) at least one organic solvent, where the proportion of ethylenically unsaturated groups is at least 3 mol per kg of the solids content of the composition (ZA) and component A2 has the arithmetic mean of at least 3 ethylenically unsaturated groups per molecule;
B: Haftvermittlerschicht oder Basislackschicht erhältlich oder erhalten durch Härten einer Zusammensetzung (ZB), im Folgenden auch Basislack genannt, umfassend: B: Adhesion promoter layer or basecoat layer obtainable or obtained by curing a composition (ZB), hereinafter also referred to as basecoat, comprising:
Bl) mindestens eine wässrige Hybriddispersion umfassend oder bestehend aus mindestens einem aliphatischen Polyurethan-Polyhamstoff, mindestens einem weiteren aliphatischen Polymerisat und mindestens einem Dispergiermittel, wobei der mindestens eine aliphatische Polyurethan- Polyhamstoff erhältlich ist oder erhalten wurde aus der Umsetzung einer Reaktionsmischung umfassend: a) mindestens ein acyclisches aliphatisches und / oder ein cycloaliphatisches Polyisocyanat, b) mindestens ein Polyol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus aliphatischen Polyetherpolyolen, aliphatischen Polyesterpolyolen, aliphatischen Polyether-Polyester-Polyolen und Co-Polymere hiervon mit aliphatischen Polyestern, Polyesteramiden, Polyethern, Polythioethem, Polycarbonaten, Polyacetalen, Polyolefmen oder Polysiloxanen und aus Mischungen von mindestens zwei hiervon, c) mindestens einer isocyanatreaktiven Verbindung, die zudem dispergierend wirkende Gruppen enthält oder Gruppen enthält, die durch Salzbildung in dispergierend wirkende Gruppen überfuhrt werden können, d) mindestens einen Kettenverlängerer, wobei das mindestens eine weitere aliphatische Polymerisat erhältlich ist oder erhalten wurde durch die Umsetzung von Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ethylenisch ungesättigten Kohlenwasserstoffen, ethylenisch ungesättigten Estern und ethylenisch ungesättigten Ethem und aus Mischungen von mindestens zwei hiervon, und Bl) at least one aqueous hybrid dispersion comprising or consisting of at least one aliphatic polyurethane-polyurea, at least one further aliphatic polymer and at least one dispersant, wherein the at least one aliphatic polyurethane-polyurea is obtainable or was obtained from the reaction of a reaction mixture comprising: a) at least an acyclic aliphatic and/or a cycloaliphatic polyisocyanate, b) at least one polyol selected from the group consisting of aliphatic polyether polyols, aliphatic polyester polyols, aliphatic polyether-polyester polyols and copolymers thereof with aliphatic polyesters, polyesteramides, polyethers, polythioethers, polycarbonates, polyacetals, polyolefins or polysiloxanes and mixtures of at least two of these, c) at least one isocyanate-reactive compound which also contains dispersing groups or groups which can be converted into dispersing groups by salt formation, d) at least one chain extender, the at least one further aliphatic polymer being obtainable or obtained by the reaction of monomers selected from the group consisting of ethylenically unsaturated hydrocarbons, ethylenically unsaturated esters and ethylenically unsaturated ethers and mixtures of at least two of these, and
B2) mindestens ein organisches (Co-)Lösungsmittel, und B2) at least one organic (co)solvent, and
C: thermoplastische Polymerschicht, im Folgenden auch Folie, Kunststofffolie, Substrat oder Substratschicht genannt, wobei das Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylat, Poly(meth)acrylat, Polysulfon, Polyurethan, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Polyester, Polyamid, Polycarbonat und deren Copolymeren, Blends und Coextrudaten.C: thermoplastic polymer layer, also referred to below as film, plastic film, substrate or substrate layer, the polymer being selected from the group consisting of polyacrylate, poly(meth)acrylate, polysulfone, polyurethane, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), Polyester, polyamide, polycarbonate and their copolymers, blends and coextrudates.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Kit-of-parts zur Herstellung des erfmdungsgemäßen Schichtaufbaus, enthaltend mindestens eine ungehärtete Zusammensetzung (ZA), mindestens eine ungehärtete Zusammensetzung (ZB) und eine thermoplastische Polymerschicht (C), wobei die Zusammensetzung (ZA): Another subject of the present invention relates to a kit of parts for producing the layer structure according to the invention, containing at least one uncured composition (ZA), at least one uncured composition (ZB) and a thermoplastic polymer layer (C), the composition (ZA):
Al) mindestens ein thermoplastisches Polymer mit einem mittleren Molgewicht Mw von mindestens 100.000 g/mol, bestimmt gemäß DIN EN/ISO 16014-1, wobei die chromatographischen Bedingungen gemäß DIN 55762-1 (2016) gewählt wurden und in einem Gehalt von mindestens 30 Gew.-% des Festanteils der Zusammensetzung (ZA),Al) at least one thermoplastic polymer with an average molecular weight Mw of at least 100,000 g/mol, determined in accordance with DIN EN/ISO 16014-1, the chromatographic conditions being selected in accordance with DIN 55762-1 (2016) and in a content of at least 30 wt % of the solid part of the composition (ZA),
A2) mindestens ein UV-härtbares Monomer und / oder mindestens ein UV-härtbares Oligomer in einem Gehalt von mindestens 30 Gew.-% des Festanteils der Zusammensetzung (ZA),A2) at least one UV-curable monomer and/or at least one UV-curable oligomer in a content of at least 30% by weight of the solid fraction of the composition (ZA),
A3) mindestens einen Fotoinitiator in einem Gehalt von > 0,1 Gew.-% bis < 10 Gew.-% des Festanteils der Zusammensetzung (ZA), und A3) at least one photoinitiator in a content of >0.1% by weight to <10% by weight of the solids content of the composition (ZA), and
A4) mindestens ein organisches Lösungsmittel, umfasst und wobei der Anteil an ethylenisch ungesättigten Gruppen mindestens 3 mol pro kg des Festanteils der Zusammensetzung (ZA) beträgt und die Komponente A2 im arithmetischen Mittel mindestens 3 ethylenisch ungesättigte Gruppen pro Molekül aufweist; wobei die Zusammensetzung (ZB): A4) comprises at least one organic solvent and where the proportion of ethylenically unsaturated groups is at least 3 mol per kg of the solids content of the composition (ZA) and the arithmetic average of component A2 has at least 3 ethylenically unsaturated groups per molecule; where the composition (ZB):
Bl) mindestens eine wässrige Hybriddispersion umfassend oder bestehend aus mindestens einem aliphatischen Polyurethan-Polyhamstoff, mindestens einem weiteren aliphatischen Polymerisat und mindestens einem Dispergiermittel, wobei der mindestens eine aliphatische Polyurethan- Polyhamstoff erhältlich ist oder erhalten wurde aus der Umsetzung einer Reaktionsmischung umfassend: a) mindestens ein acyclisches aliphatisches und / oder einem cycloaliphatisches Polyisocyanat, b) mindestens ein Polyol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus aliphatischen Polyetherpolyolen, aliphatischen Polyesterpolyolen, aliphatischen Polyether-Polyester-Polyolen und Co-Polymere hiervon mit aliphatischen Polyestern, Polyesteramiden, Polyethern, Polythioethem, Polycarbonaten, Polyacetalen, Polyolefinen oder Polysiloxanen und aus Mischungen von mindestens zwei hiervon, c) mindestens einer isocyanatreaktiven Verbindung, die zudem dispergierend wirkende Gruppen enthält oder Gruppen enthält, die durch Salzbildung in dispergierend wirkende Gruppen überführt werden können, d) mindestens einem Kettenverlängerer, wobei das mindestens eine weitere aliphatische Polymerisat erhältlich ist oder erhalten wurde durch die Umsetzung von Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ethylenisch ungesättigten Kohlenwasserstoffen, ethylenisch ungesättigten Estern und ethylenisch ungesättigten Ethem und aus Mischungen von mindestens zwei hiervon, und Bl) at least one aqueous hybrid dispersion comprising or consisting of at least one aliphatic polyurethane-polyurea, at least one further aliphatic polymer and at least one dispersant, wherein the at least one aliphatic polyurethane-polyurea is obtainable or was obtained from the reaction of a reaction mixture comprising: a) at least an acyclic aliphatic and/or a cycloaliphatic polyisocyanate, b) at least one polyol selected from the group consisting of aliphatic polyether polyols, aliphatic polyester polyols, aliphatic polyether-polyester polyols and copolymers thereof with aliphatic polyesters, polyesteramides, polyethers, polythioethers, polycarbonates, Polyacetals, polyolefins or polysiloxanes and mixtures of at least two thereof, c) at least one isocyanate-reactive compound which also contains dispersing groups or contains groups which are formed by salt formation in dispersing groups can be converted, d) at least one chain extender, the at least one further aliphatic polymer being obtainable or obtained by reacting monomers selected from the group consisting of ethylenically unsaturated hydrocarbons, ethylenically unsaturated esters and ethylenically unsaturated ethers and mixtures at least two of these, and
B2) mindestens ein organisches (Co-)Lösungsmittel, umfasst und und wobei die thermoplastische Polymerschicht C ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus aus Polyacrylat, Poly(meth)acrylat, Polysulfon, Polyurethan, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Polyester, Polyamid, Polycarbonat und deren Copolymeren, Blends und Coextmdaten.B2) comprises at least one organic (co)solvent, and wherein the thermoplastic polymer layer C is selected from the group consisting of polyacrylate, poly(meth)acrylate, polysulfone, polyurethane, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), Polyester, polyamide, polycarbonate and their copolymers, blends and coextmdaten.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus A-B-C, umfassend die Schritte: Another object of the present invention is a method for producing the layer structure A-B-C according to the invention, comprising the steps:
(i) Bereitstellen einer thermoplastische Polymerschicht C, wobei die thermoplastische Polymerschicht C ausgewählt ist aus der Gmppe bestehend aus Polyacrylat, Poly(meth)acrylat, Polysulfon, Polyurethan, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Polyester, Polyamid, Polycarbonat und deren Copolymeren, Blends und Coextmdaten; (i) providing a thermoplastic polymer layer C, wherein the thermoplastic polymer layer C is selected from the group consisting of polyacrylate, poly(meth)acrylate, Polysulfone, polyurethane, acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS), polyester, polyamide, polycarbonate and their copolymers, blends and coextmdaten;
(ii) Beschichten der thermoplastischen Polymerschicht C mit einer Zusammensetzung (ZB), wobei die Zusammensetzung (ZB): (ii) coating the thermoplastic polymer layer C with a composition (ZB), wherein the composition (ZB):
Bl) mindestens wobei das eine wässrige Hybriddispersion umfassend oder bestehend aus mindestens einem aliphatischen Polyurethan-Polyhamstoff, mindestens einem weiteren aliphatischen Polymerisat und mindestens einem Dispergiermittel, wobei der mindestens eine aliphatische Polyurethan-Polyhamstoff erhältlich ist oder erhalten wurde aus der Umsetzung einer Reaktionsmischung umfassend: a) mindestens ein acyclisches aliphatisches und / oder ein cycloaliphatisches Polyisocyanat, b) mindestens ein Polyol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus aliphatischen Polyetherpolyolen, aliphatischen Polyesterpolyolen, aliphatischen Polyether-Polyester-Polyolen und Co-Polymere hiervon mit aliphatischen Polyestern, Polyesteramiden, Polyethern, Polythioethem, Polycarbonaten, Polyacetalen, Polyolefmen oder Polysiloxanen und aus Mischungen von mindestens zwei hiervon, c) mindestens einer isocyanatreaktiven Verbindung, die zudem dispergierend wirkende Gruppen enthält oder Gruppen enthält, die durch Salzbildung in dispergierend wirkende Gruppen überfuhrt werden können, d) mindestens einen Kettenverlängerer, wobei das mindestens eine weitere aliphatische Polymerisat erhältlich ist oder erhalten wurde durch die Umsetzung von Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ethylenisch ungesättigten Kohlenwasserstoffen, ethylenisch ungesättigten Estern und ethylenisch ungesättigten Ethem und aus Mischungen von mindestens zwei hiervon, und Bl) at least wherein the one aqueous hybrid dispersion comprising or consisting of at least one aliphatic polyurethane-polyurea, at least one further aliphatic polymer and at least one dispersant, wherein the at least one aliphatic polyurethane-polyurea is obtainable or was obtained from the reaction of a reaction mixture comprising: a ) at least one acyclic aliphatic and/or a cycloaliphatic polyisocyanate, b) at least one polyol selected from the group consisting of aliphatic polyether polyols, aliphatic polyester polyols, aliphatic polyether-polyester polyols and copolymers thereof with aliphatic polyesters, polyester amides, polyethers, polythioethers, Polycarbonates, polyacetals, polyolefins or polysiloxanes and mixtures of at least two thereof, c) at least one isocyanate-reactive compound which also contains dispersing groups or contains groups which are formed by salt formation ng can be converted into dispersing groups, d) at least one chain extender, the at least one further aliphatic polymer being obtainable or obtained by reacting monomers selected from the group consisting of ethylenically unsaturated hydrocarbons, ethylenically unsaturated esters and ethylenically unsaturated ethers and mixtures of at least two of these, and
B2) mindestens ein organisches (Co-)Lösungsmittel, umfasst und B2) comprises at least one organic (co)solvent, and
(iii) Trockenen und ggf. Härten der Zusammensetzung (ZB) unter Erhalt einer Haftvermittlerschicht B; (iii) drying and optionally curing the composition (ZB) to obtain an adhesion promoter layer B;
(iv) Beschichten der Haftvermittlerschicht B aus Schritt (iii) mit einer Zusammensetzung (ZA), wobei die Zusammensetzung (ZA): (iv) coating the adhesion promoter layer B from step (iii) with a composition (ZA), wherein the composition (ZA):
Al) mindestens ein thermoplastisches Polymer mit einem mittleren Molgewicht Mw von mindestens 100.000 g/mol, bestimmt gemäß DIN EN/ISO 16014-1, wobei die chromatographischen Bedingungen gemäß DIN 55762-1 (2016) gewählt wurden und in einem Gehalt von mindestens 30 Gew.-% des Festanteils der Zusammensetzung (ZA), Al) at least one thermoplastic polymer with an average molecular weight Mw of at least 100,000 g / mol, determined according to DIN EN / ISO 16014-1, the chromatographic Conditions were chosen according to DIN 55762-1 (2016) and in a content of at least 30% by weight of the solid fraction of the composition (ZA),
A2) mindestens ein UV-härtbares Monomer und / oder mindestens ein UV-härtbares Oligomer in einem Gehalt von mindestens 30 Gew.-% des Festanteils der Zusammensetzung (ZA), A2) at least one UV-curable monomer and/or at least one UV-curable oligomer in a content of at least 30% by weight of the solid fraction of the composition (ZA),
A3) mindestens einen Fotoinitiator in einem Gehalt von > 0,1 Gew.-% bis < 10 Gew.-% des Festanteils der Zusammensetzung (ZA), und A3) at least one photoinitiator in a content of >0.1% by weight to <10% by weight of the solids content of the composition (ZA), and
A4) mindestens ein organisches Lösungsmittel, umfasst und wobei der Anteil an ethylenisch ungesättigten Gruppen mindestens 3 mol pro kg des Festanteils der Zusammensetzung (ZA) beträgt und die Komponente A2 im arithmetischen Mittel mindestens 3 ethylenisch ungesättigte Gruppen pro Molekül aufweist; A4) comprises at least one organic solvent, and wherein the proportion of ethylenically unsaturated groups is at least 3 mol per kg of the solids content of the composition (ZA) and component A2 has the arithmetic mean of at least 3 ethylenically unsaturated groups per molecule;
(v) Trockenen der Zusammensetzung (ZA) unter Erhalt einer ungehärteten Deckschicht (A); (v) drying the composition (ZA) to obtain an uncured top layer (A);
(vi) gegebenenfalls Zurechtschneiden, Dekaschieren, Bedrucken und/oder thermisches oder mechanisches Verformen des Schichtaufbaus aus (v); und (vi) optionally cutting, delaminating, printing and/or thermally or mechanically deforming the layer structure from (v); and
(vii) Beaufschlagen des Schichtaufbaus aus (v) oder (vi) mit aktinischer Strahlung zur Härtung der Deckschicht A, unter Erhalt des Schichtaufbaus A-B-C. (vii) subjecting the layer structure from (v) or (vi) to actinic radiation to cure the top layer A, with the layer structure A-B-C being obtained.
Es wurde überraschend gefunden, dass der erfmdungsgemäße Schichtaufbau gute Lösungsmittelbeständigkeit, Kratzfestigkeit und Abriebbeständigkeit aufweist. Ferner weisen die Haftvermittlerschicht B und die Deckschicht A nach dem Aufträgen auf die thermoplastische Polymerschicht C, wie beispielsweise einer Folie, und erfolgter Trocknung eine gute Blockfestigkeit auf. Für die beobachtete Haftung auf den Oberflächen verschiedener thermoplastischer Substrate, wie Polycarbonat und Polymethyl(meth)acrylat, ist hierbei die Ausbildung einer Durchdringungsschicht (Interpenetration Layer, IPL) an der Grenzfläche zwischen Basislackschicht und Substrat förderlich. Es wurde weiterhin überraschend gefunden, dass Bestandteile der Deckschicht die Haftvermittlerschicht durchdringen und sich an der entsprechenden Grenzfläche anlagem, wodurch besagte Haftung der Deckschicht und Haftvermittlerschicht im Vergleich zu bekannten Systemen deutlich verbessert wird. Weiterhin lassen sich mit dem erfmdungsgemäßen Schichtaufbau hohe Verstreckungsgrade in Verformungsprozessen erzielen lassen, ohne das Abplatzer, Enthaftung und/oder insbesondere Mikrorisse auftreten. Surprisingly, it was found that the layer structure according to the invention has good solvent resistance, scratch resistance and abrasion resistance. Furthermore, the adhesion promoter layer B and the top layer A have good blocking resistance after they have been applied to the thermoplastic polymer layer C, such as a film, for example, and have dried. The formation of an interpenetration layer (IPL) at the interface between the basecoat layer and the substrate is conducive to the observed adhesion to the surfaces of various thermoplastic substrates, such as polycarbonate and polymethyl(meth)acrylate. It was also surprisingly found that components of the top layer penetrate the adhesion promoter layer and attach themselves to the corresponding boundary surface, as a result of which said adhesion of the top layer and adhesion promoter layer is significantly improved compared to known systems. Furthermore, with the layer structure according to the invention, high degrees of stretching can be achieved in deformation processes without chipping, delamination and/or, in particular, microcracks occurring.
Das Wort „ein“ im Zusammenhang mit zählbaren Größen ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung nur dann als Zahlwort zu verstehen, wenn dies ausdrücklich gesagt wird (z. B. durch den Ausdruck „genau ein“). Wenn im Folgenden beispielsweise von „einem Polyol“ gesprochen wird, ist das Wort „ein“ lediglich als unbestimmter Artikel und nicht als Zahlwort aufzufassen, es ist also damit auch eine Ausführungsform umfasst, die ein Gemisch aus mindestens zwei Polyolen enthält. In the context of the present invention, the word “a” in connection with countable variables is only to be understood as a numeral if this is expressly stated (e.g. by the expression “exactly a”). For example, when “a polyol” is mentioned below, the word is “a” is to be understood only as an indefinite article and not as a numeral, so it also includes an embodiment that contains a mixture of at least two polyols.
Unter einer Hybriddispersion Bl) wird eine Dispersion verstanden, die neben Polyurethan(en) noch mindestens eine weitere polymere Komponente enthält die kein Polyurethan ist, wie beispielsweise ein Poly(meth)acrylat und in einem flüssigen Medium, häufig Wasser, dispergiert ist. (siehe beispielsweise Ind. Eng. Chem. Res. 2019, 58, 46, 20902-20922) A hybrid dispersion B1) is understood as meaning a dispersion which, in addition to polyurethane(s), also contains at least one other polymeric component which is not polyurethane, such as a poly(meth)acrylate, and is dispersed in a liquid medium, frequently water. (see for example Ind. Eng. Chem. Res. 2019, 58, 46, 20902-20922)
Bevorzugt bedeuten erfmdungsgemäß die Ausdrücke „umfassend“ oder „enthaltend“, „im Wesentlichen bestehend aus“ und besonders bevorzugt „bestehend aus“. According to the invention, the expressions “comprising” or “containing”, “consisting essentially of” and particularly preferably “consisting of” preferably mean.
Die Kratzfestigkeit lässt sich anhand der Bleistifthärte bestimmen, wie sie in Anlehnung an ASTM D 3363 gemessen werden kann. Eine Bewertung der Lösemittelbeständigkeit kann in Anlehnung an EN ISO 2812-3:2007 erfolgen. Bemerkenswert ist, dass die durch das erfmdungsgemäße Beschichten der thermoplastischen Polymerschicht mit dem erfmdungsgemäßen Haftvermittlerschicht und Deckschicht sowie abschließendem Härten durch UV-Strahlung erhaltene Oberfläche des Schichtverbunds selbst gegenüber dem sonst für Polycarbonat-Oberflächen sehr schädlichen Lösungsmittel Aceton eine gute Beständigkeit aufweist. The scratch resistance can be determined using the pencil hardness, which can be measured based on ASTM D 3363. The resistance to solvents can be evaluated based on EN ISO 2812-3:2007. It is noteworthy that the surface of the layer composite obtained by the inventive coating of the thermoplastic polymer layer with the inventive adhesion promoter layer and top layer and subsequent curing by UV radiation has good resistance even to the solvent acetone, which is otherwise very harmful to polycarbonate surfaces.
Der Anteil an ethylenisch ungesättigten Gruppen in der Deckschicht A wird mittels der sogenannten Doppelbindungsdichte (DBD) beschrieben, die sich ihrerseits auf die Funktionalität eines Monomers oder Oligomers bezieht. Unter „Funktionalität“ versteht der Experte die nominale, d. h. anhand der idealisierten Molekülstruktur eines Monomers oder Oligomers festzusetzende Anzahl an reaktiven Gruppen, so z. B. ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen, Isocyanat- oder Hydroxylfiinktionen. Die Doppelbindungsdichte (DBD) des reaktiven Mono- bzw. Oligomers berechnet sich dementsprechend wie folgt: 1000 [g • kg 1] • „Funktionalität“ [mol • mol 1] / (Molmasse des Monomers oder Oligomers [g • mol 1]). Der Anteil an ethylenisch ungesättigten Gruppen im Festanteil der Zusammensetzung (ZA) berechnet sich ausgehend von der Doppelbindungsdichte des/der reaktiven Mono- bzw. Oligomers/-mere unter Berücksichtigung der jeweiligen Anteile am Festanteil der Zusammensetzung (ZA): Festanteil Mono- bzw. Oligomer 1 [%] • DBD; [mol- kg 1] + Festanteil Mono- bzw. Oligomer 2 [%] • DBD2 [mol- kg"1] + ... + Festanteil Mono- bzw. Oligomer n [%] • DBDn [mol- kg-1]. The proportion of ethylenically unsaturated groups in the top layer A is described using the so-called double bond density (DBD), which in turn relates to the functionality of a monomer or oligomer. Experts understand “functionality” to mean the nominal number of reactive groups, ie the number to be determined on the basis of the idealized molecular structure of a monomer or oligomer, e.g. B. ethylenically unsaturated double bonds, isocyanate or hydroxyl functions. The double bond density (DBD) of the reactive mono- or oligomer is calculated accordingly as follows: 1000 [g • kg 1 ] • "functionality" [mol • mol 1 ] / (molar mass of the monomer or oligomer [g • mol 1 ]). The proportion of ethylenically unsaturated groups in the solid fraction of the composition (ZA) is calculated based on the double bond density of the reactive monomer(s) or oligomer/mers, taking into account the respective fractions in the solid fraction of the composition (ZA): solid fraction of monomer or oligomer 1 [%] • DBD; [mol- kg 1 ] + solid fraction mono- or oligomer 2 [%] • DBD2 [mol- kg" 1 ] + ... + solid fraction mono- or oligomer n [%] • DBDn [mol- kg-1] .
Sofern nicht anders angegeben erfolgte die Bestimmung des Molekulargewichts Mw (auch Molgewicht Mw genannt) per Gelpermeationschromatographie. Insbesondere wurde das Molekulargewicht Mw für mindestens ein thermoplastisches Polymer Al) und für das mindestens eine Polyol (b), aus dem der mindestens eine aliphatische Polyurethan-Polyhamstoff der Zusammensetzung (ZB) aufgebaut ist, bestimmt gemäß DIN EN/ISO 16014-1, wobei die chromatographischen Bedingungen gemäß DIN 55762-1 (2016) gewählt wurden. Es wurden die folgenden Geräte und Parameter zur Messung verwendet: Unless stated otherwise, the molecular weight Mw (also called molecular weight Mw) was determined by gel permeation chromatography. In particular, the molecular weight Mw for at least one thermoplastic polymer A1) and for the at least one polyol (b) from which the at least one aliphatic polyurethane-polyurea of the composition (ZB) is built, determined according to DIN EN/ISO 16014-1, where the chromatographic conditions according to DIN 55762-1 (2016) were selected. The following devices and parameters were used for the measurement:
Chromatographisches System: Chromatographic system:
Degaser: Agilent 1200 Series Degasser Degassers: Agilent 1200 Series Degassers
Pumpe: Agilent 1100 Series IsoPump Pump: Agilent 1100 Series IsoPump
Autosampler: Agilent 1260 Infinity ALS Autosampler: Agilent 1260 Infinity ALS
Säulenofen: Agilent 1260 Infinity TCC Column oven: Agilent 1260 Infinity TCC
RI-Detektor: Agilent 1260 Infinity RID RI detector: Agilent 1260 Infinity RID
Software: PSS WinGPC UniChrom V 8.31, Build 8417 Software: PSS WinGPC UniChrom V 8.31, Build 8417
Chromatographisches Bedingungen: Chromatographic conditions:
DIN: DIN 55672-1 DIN: DIN 55672-1
Säule: 1. Agilent PLgel Mixed B, 7,5*300mm, 10pm Column: 1. Agilent PLgel Mixed B, 7.5*300mm, 10pm
2. Agilent PLgel Mixed B, 7,5*300mm, 10pm 2. Agilent PLgel Mixed B, 7.5*300mm, 10pm
3. Agilent PLgel Mixed B, 7,5*300mm, 10pm 3. Agilent PLgel Mixed B, 7.5*300mm, 10pm
Bodenzahl: 31.428 1/m Number of floors: 31,428 1/m
Auflösungsfaktor: 4,134 Resolution factor: 4.134
Mobile Phase: Tetrahydrofuran + Mobile phase: tetrahydrofuran +
Flussrate: 1 mL/min Flow rate: 1mL/min
Temperatur: 35 °C Temperature: 35°C
Zelltemperatur RI: 35°C Cell temperature RI: 35°C
Injektionsvolumen: lOOpL Injection volume: lOOpL
Probenkonzentration: Ig/L Sample concentration: Ig/L
Molekulargewichtsstandards: PSS Polymer-Standards-Service GmbH, Mainz; Deutschland CUR Part No/ Serien Nr. : CUR00007475 Molecular weight standards: PSS Polymer-Standards-Service GmbH, Mainz; Germany CUR Part No/ Serial No. : CUR00007475
Mp [Da]: 7.520.000; 2.930.000; 1.210.000; 579.000; 277.000; 127.000; Mp [Da]: 7,520,000; 2,930,000; 1,210,000; 579,000; 277,000; 127,000;
67.000; 34.800; 17.800; 8.400; 3.420; 1.620 67,000; 34,800; 17,800; 8,400; 3,420; 1,620
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus, des erfindungsgemäßen Kit-of-part und / oder des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht die Zusammensetzung (ZA) zu mindestens 80 Gew.-%, vorzugsweise zu mindestens 90 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 95 Gew.-% und noch bevorzugter zu mindestens 98 Gew.-% aus den Komponenten Al), A2), A3) und A4) bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung (ZA). In a preferred embodiment of the layer structure according to the invention, the kit-of-part according to the invention and/or the method according to the invention, the composition (ZA) consists of at least 80% by weight, preferably at least 90% by weight, particularly preferably at least 95% by weight % and more preferably at least 98% by weight of components A1), A2), A3) and A4) based on the total weight of the composition (ZA).
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus ist der Kettenverlängerer d) von Bl) der Zusammensetzung (ZB) ein Diamin. In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus, des erfindungsgemäßen Kit-of-part und / oder des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das mindestens eine thermoplastische Polymer Al) der Zusammensetzung (ZA) ein mittleres Molgewicht Mw im Bereich von 100.000 g/mol bis 500.000 g/mol, vorzugsweise im Bereich von 250.000 g/mol bis 350.000 g/mol auf, bestimmt gemäß DIN EN/ISO 16014-1, wobei die chromatographischen Bedingungen gemäß DIN 55762-1 (2016) gewählt wurden. In a preferred embodiment of the layer structure according to the invention, the chain extender d) of Bl) of the composition (ZB) is a diamine. In a preferred embodiment of the layer structure according to the invention, the kit-of-part according to the invention and/or the method according to the invention, the at least one thermoplastic polymer A1) of the composition (ZA) has an average molecular weight Mw in the range from 100,000 g/mol to 500,000 g/mol , preferably in the range from 250,000 g/mol to 350,000 g/mol, determined in accordance with DIN EN/ISO 16014-1, the chromatographic conditions being selected in accordance with DIN 55762-1 (2016).
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus, des erfindungsgemäßen Kit-of-part und / oder des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das mindestens eine thermoplastische Polymer Al) der Zusammensetzung (ZA) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Estern von Acrylsäure und Methacrylsäure, aromatischen Polyestern, Celluloseestem, Polvinylacetalen, Polystyrol und aus Mischungen von mindestens zwei hiervon. In a preferred embodiment of the layer structure according to the invention, the kit-of-part according to the invention and/or the method according to the invention, the at least one thermoplastic polymer A1) of the composition (ZA) is selected from the group consisting of esters of acrylic acid and methacrylic acid, aromatic polyesters, cellulose esters , polyvinyl acetals, polystyrene and mixtures of at least two of these.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus, des erfindungsgemäßen Kit-of-part und / oder des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das mindestens eine thermoplastische Polymer Al) der Zusammensetzung (ZA) ein Polymethyhnethacrylat- Homopolymer oder Polymethyhnethacrylat-Copolymer auf Methylmethacrylat-Basis mit einem Methylmethacrylat-Anteil von mehr als 70 Gew.-%, vorzugsweise mindestens ein Polymethylmethacrylat-Homopolymer oder Polymethyhnethacrylat-Copolymer aus jeweils 70 Gew.-% bis 99,5 Gew.-% Methylmethacrylat und 0,5 Gew.-% bis 30 Gew.-% Methylacrylat, besonders bevorzugt mindestens ein Polymethylmethacrylat-Homopolymer oder Polymethyhnethacrylat-Copolymer aus jeweils 90 Gew.-% bis 99,5 Gew.-% Methylmethacrylat und 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-% Methylacrylat. Die Angaben in Gew.-% beziehen sich jeweils auf den Anteil am Gesamtgewicht des thermoplastischen Polymers Al). In a preferred embodiment of the layer structure according to the invention, the kit-of-part according to the invention and/or the method according to the invention, the at least one thermoplastic polymer A1) of the composition (ZA) is a polymethyl methacrylate homopolymer or polymethyl methacrylate copolymer based on methyl methacrylate with a methyl methacrylate Proportion of more than 70% by weight, preferably at least one polymethyl methacrylate homopolymer or polymethyl methacrylate copolymer of in each case 70% by weight to 99.5% by weight methyl methacrylate and 0.5% by weight to 30% by weight Methyl acrylate, particularly preferably at least one polymethyl methacrylate homopolymer or polymethyl methacrylate copolymer of in each case 90% by weight to 99.5% by weight methyl methacrylate and 0.5% by weight to 10% by weight methyl acrylate. The percentages by weight relate in each case to the proportion of the total weight of the thermoplastic polymer A1).
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus, des erfindungsgemäßen Kit-of-part und / oder des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das mindestens eine thermoplastische Polymer ein mittleres Molgewicht Mw von mindestens 100.000 g/mol und vorzugsweise ein mittleres Molgewicht Mw von mindestens 250.000 g/mol auf, bestimmt gemäß DIN EN/ISO 16014-1, wobei die chromatographischen Bedingungen gemäß DIN 55762-1 (2016) gewählt wurden In a preferred embodiment of the layer structure according to the invention, the kit-of-part according to the invention and/or the method according to the invention, the at least one thermoplastic polymer has an average molecular weight Mw of at least 100,000 g/mol and preferably an average molecular weight Mw of at least 250,000 g/mol , determined according to DIN EN/ISO 16014-1, whereby the chromatographic conditions were selected according to DIN 55762-1 (2016).
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus, des erfindungsgemäßen Kit-of-part und / oder des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das mindestens eine Polyol b), aus dem der mindestens eine aliphatische Polyurethan-Polyhamstoff der Zusammensetzung (ZB) aufgebaut ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus aliphatischen Polyetherpolyolen, aliphatischen Polyesterpolyolen, aliphatischen Polyether-Polyester-Polyolen und Mischungen aus mindestens zwei hiervon, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus aliphatischen Polyetherpolyolen, aliphatischen Polyether-Polyester-Polyolen und Mischungen aus mindestens zwei hiervon und besonders bevorzugt ein aliphatisches Polyether-Polyester-Polyol.In a preferred embodiment of the layer structure according to the invention, the kit-of-part according to the invention and/or the method according to the invention, the at least one polyol b) from which the at least one aliphatic polyurethane-polyurea of the composition (ZB) is constructed is selected from the group consisting of aliphatic polyether polyols, aliphatic polyester polyols, aliphatic polyether-polyester polyols and mixtures of at least two thereof, preferably selected from the group consisting of aliphatic polyether polyols, aliphatic polyether-polyester polyols and mixtures of at least two thereof and more preferably an aliphatic polyether-polyester polyol.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus, des erfindungsgemäßen Kit-of-part und / oder des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das mindestens eine Polyol b), aus dem der mindestens eine aliphatische Polyurethan-Polyhamstoff der Zusammensetzung (ZB) aufgebaut ist, ein mittleres Molekulargewicht im Bereich von 500 g/mol bis 6000 g/mol auf, vorzugsweise im Bereich von 700 g/mol bis 3000 g/mol auf, bestimmt gemäß DIN EN/ISO 16014-1, wobei die chromatographischen Bedingungen gemäß DIN 55762-1 (2016) gewählt wurden. In a preferred embodiment of the layer structure according to the invention, the kit-of-part according to the invention and / or the method according to the invention, the at least one polyol b) from which the at least one aliphatic polyurethane-polyurea of the composition (ZB) is made up has an average molecular weight im range from 500 g/mol to 6000 g/mol, preferably in the range from 700 g/mol to 3000 g/mol, determined according to DIN EN/ISO 16014-1, the chromatographic conditions according to DIN 55762-1 (2016) were chosen.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus, des erfindungsgemäßen Kit-of-part und / oder des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das weitere aliphatische Polymerisat der Zusammensetzung (ZB) erhältlich oder wurde erhalten durch die Umsetzung von Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Estern von Acrylsäure und Methacrylsäure, Estern und Ether von Vinylalkohol und Styrol und aus Mischungen von mindestens zwei hiervon, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Estern von Acrylsäure und Methacrylsäure und aus Mischungen von mindestens zwei hiervon. In a preferred embodiment of the layer structure according to the invention, the kit-of-part according to the invention and/or the method according to the invention, the further aliphatic polymer of the composition (ZB) can be obtained or was obtained by reacting monomers selected from the group consisting of esters of acrylic acid and methacrylic acid, esters and ethers of vinyl alcohol and styrene and mixtures of at least two thereof, preferably selected from the group consisting of esters of acrylic acid and methacrylic acid and mixtures of at least two thereof.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus, des erfindungsgemäßen Kit-of-part und / oder des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die thermoplastische Polymerschicht C ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylat, Poly- (meth)acrylat, Polyurethan, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Polyester, Polyamide, Polycarbonat-Polyester- und Polycarbonat-(Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer)-Blends und deren Poly(meth)acrylat-Coextrudate, Polycarbonat und coextrudiertes Polycarbonat mit einer Poly- (meth)acrylat-Deckschicht, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylat, Poly(meth)acrylat, Polycarbonat-Polyester- und Polycarbonat-(Acrylnitril-Butadien-Styrol- Copolymer)-Blends und deren Poly(meth)acrylat-Coextrudate, Polycarbonat und coextrudiertes Polycarbonat mit einer Poly(meth)acrylat -Deckschicht, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polycarbonat-Polyester- und Polycarbonat-(Acrylnitril-Butadien-Styrol- Copolymer)-Blends und deren Poly(meth)acrylat-Coextrudate, Polycarbonat und coextrudiertes Polycarbonat mit einer Poly(meth)acrylat -Deckschicht. In a preferred embodiment of the layer structure according to the invention, the kit-of-part according to the invention and/or the method according to the invention, the thermoplastic polymer layer C is selected from the group consisting of polyacrylate, poly(meth)acrylate, polyurethane, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), polyesters, polyamides, polycarbonate-polyester and polycarbonate (acrylonitrile butadiene styrene copolymer) blends and their poly(meth)acrylate coextrudates, polycarbonate and coextruded polycarbonate with a poly(meth)acrylate top layer , Preferably selected from the group consisting of polyacrylate, poly (meth) acrylate, polycarbonate-polyester and polycarbonate (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) blends and their poly (meth) acrylate coextrudates, polycarbonate and coextruded polycarbonate with a Poly(meth)acrylate top layer, particularly preferably selected from the group consisting of polycarbonate-polyester and polycarbonate-(acrylonitrile-butadiene-styrene-C opolymer) blends and their poly(meth)acrylate coextrudates, polycarbonate and coextruded polycarbonate with a poly(meth)acrylate top layer.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus und / oder des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die getrocknete und gehärtete Deckschicht A eine Schichtdicke im Bereich von 1 pm bis 50 pm, vorzugsweise 5 pm bis 25 pm, besonders bevorzugt 8 pm bis 15 pm aufweist und wobei die getrocknete Hafivermittlerschicht B eine Schichtdicke im Bereich von 2 pm bis 60 pm, vorzugsweise 10 pm bis 30 pm, besonders bevorzugt 18 pm bis 25 pm auf. Die Schichtdicke wurde jeweils durch Mikrotomschnitt der Schichten und lichtmikroskopischer Auswertung der Mikrotomschnitte bestimmt. In a preferred embodiment of the layer structure according to the invention and / or the method according to the invention, the dried and cured top layer A has a layer thickness in the range from 1 μm to 50 μm, preferably 5 μm to 25 μm, particularly preferably 8 μm to 15 μm, and the dried Adhesive layer B has a layer thickness in the range from 2 μm to 60 μm, preferably from 10 μm to 30 μm, particularly preferably from 18 μm to 25 μm. the Layer thickness was determined in each case by microtome sectioning of the layers and light microscopic evaluation of the microtome sections.
Deckschicht A Top layer A
Die Deckschicht A ist erhältlich oder wird erhalten durch Härten einer Zusammensetzung (ZA). Die Zusammensetzung (ZA) kann beispielsweise durch aktinische Strahlung gehärtet werden. Die Zusammensetzung (ZA) umfasst: The top layer A can be obtained or is obtained by curing a composition (ZA). The composition (ZA) can be cured, for example, by actinic radiation. The composition (ZA) includes:
Al) mindestens ein thermoplastisches Polymer mit einem mittleren Molgewicht Mw von mindestens 100.000 g/mol, bestimmt gemäß DIN EN/ISO 16014-1, wobei die chromatographischen Bedingungen gemäß DIN 55762-1 (2016) gewählt wurden und in einem Gehalt von mindestens 30 Gew.-% des Festanteils der Zusammensetzung (ZA), Al) at least one thermoplastic polymer with an average molecular weight Mw of at least 100,000 g/mol, determined in accordance with DIN EN/ISO 16014-1, the chromatographic conditions being selected in accordance with DIN 55762-1 (2016) and in a content of at least 30 wt % of the solid part of the composition (ZA),
A2) mindestens ein UV-härtbares Monomer und / oder mindestens ein UV-härtbares Oligomer in einem Gehalt von mindestens 30 Gew.-% des Festanteils der Zusammensetzung (ZA), A2) at least one UV-curable monomer and/or at least one UV-curable oligomer in a content of at least 30% by weight of the solid fraction of the composition (ZA),
A3) mindestens einen Fotoinitiator in einem Gehalt von > 0,1 Gew.-% bis < 10 Gew.-% des Festanteils der Zusammensetzung (ZA), und A3) at least one photoinitiator in a content of >0.1% by weight to <10% by weight of the solids content of the composition (ZA), and
A4) mindestens ein organisches Lösungsmittel, wobei der Anteil an ethylenisch ungesättigten Gruppen mindestens 3 mol pro kg des Festanteils der Zusammensetzung (ZA) beträgt und die Komponente A2 im arithmetischen Mittel mindestens 3 ethylenisch ungesättigte Gruppen pro Molekül aufweist. A4) at least one organic solvent, the proportion of ethylenically unsaturated groups being at least 3 mol per kg of the solids content of composition (ZA) and component A2 having the arithmetic mean of at least 3 ethylenically unsaturated groups per molecule.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform besteht die Zusammensetzung (ZA) zu mindestens 80 Gew.- %, vorzugsweise zu mindestens 90 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 95 Gew.-% und noch bevorzugter zu mindestens 98 Gew.-% aus den Komponenten Al), A2), A3) und A4) bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung (ZA). In a preferred embodiment, the composition (ZA) consists of at least 80% by weight, preferably at least 90% by weight, particularly preferably at least 95% by weight and even more preferably at least 98% by weight of components A1 ), A2), A3) and A4) based on the total weight of the composition (ZA).
Als thermoplastisches Polymer Al) eignen sich beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyester verschiedener Art (z.B. PET, PEN, PBTP und UP), andere Kunststoffe, wie Hart-PVC, Celluloseester (wie CA, CAB, CP), Polystyrol (PS) und Copolymere (SAN, SB und MBS), Polyacrylnitril (PAN), AB S -Kunststoffe, Acrylnitrilmethylmethacrylat (AMMA), Acrylnitril- Styrol-Acrylester (ASA), Polyurethan (PUR), Polyethylen (PE, PE-HD, -LD, -LLD, -C), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polycarbonat (PC) oder Polyethersulfon (PES), sowie deren physikalische Abmischungen. Die Kurzbezeichnungen sind in DIN EN/ISO 1043-1 (2016) definiert.Examples of suitable thermoplastic polymers A1) are polymethyl methacrylate (PMMA), various types of polyester (e.g. PET, PEN, PBTP and UP), other plastics such as rigid PVC, cellulose esters (such as CA, CAB, CP), polystyrene (PS) and Copolymers (SAN, SB and MBS), polyacrylonitrile (PAN), AB S plastics, acrylonitrile methyl methacrylate (AMMA), acrylonitrile styrene acryl ester (ASA), polyurethane (PUR), polyethylene (PE, PE-HD, -LD, - LLD, -C), polypropylene (PP), polyamide (PA), polycarbonate (PC) or polyethersulfone (PES), and their physical mixtures. The abbreviations are defined in DIN EN/ISO 1043-1 (2016).
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist das mindestens eine thermoplastische Polymer Al) ein lineares thermoplastisches Polymer Die Vicaterweichungstemperaturen VET (ISO 306-650) des mindestens einen thermoplastischen Polymers Al) liegt in einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung im Bereich von mindestens 90°C, bevorzugt mindestens 95°C, besonders bevorzugt mindestens 100°C.In a preferred embodiment of the invention, the at least one thermoplastic polymer A1) is a linear thermoplastic polymer In a further preferred embodiment of the present invention, the Vicat softening point VET (ISO 306-650) of the at least one thermoplastic polymer A1) is in the range of at least 90°C, preferably at least 95°C, particularly preferably at least 100°C.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung weist das mindestens eine thermoplastische Polymer Al) ein mittleres Molgewicht Mw im Bereich von 100.000 g/mol bis 500.000 g/mol, vorzugsweise im Bereich von 250.000 g/mol bis 350.000 g/mol auf, bestimmt gemäß DIN EN/ISO 16014-1, wobei die chromatographischen Bedingungen gemäß DIN 55762-1 (2016) gewählt wurden.In a preferred embodiment of the invention, the at least one thermoplastic polymer A1) has an average molecular weight Mw in the range from 100,000 g/mol to 500,000 g/mol, preferably in the range from 250,000 g/mol to 350,000 g/mol, determined according to DIN EN /ISO 16014-1, whereby the chromatographic conditions were selected according to DIN 55762-1 (2016).
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist das mindestens eine thermoplastische Polymer Al) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Estern von Acrylsäure und Methacrylsäure, aromatischen Polyestern, Celluloseestem, Polvinylacetalen, Polystyrol und aus Mischungen von mindestens zwei hiervon. In a preferred embodiment of the invention, the at least one thermoplastic polymer A1) is selected from the group consisting of esters of acrylic acid and methacrylic acid, aromatic polyesters, cellulose esters, polyvinyl acetals, polystyrene and mixtures of at least two of these.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist das mindestens eine thermoplastische Polymer Polymethylmethacrylat. In a preferred embodiment of the invention, the at least one thermoplastic polymer is polymethyl methacrylate.
Unter Polymethylmethacrylat (PMMA) versteht man insbesondere Polymethyhnethacrylat- Homopolymer und Copolymere auf Methylmethacrylat-Basis mit dem Methylmethacrylat-Anteil von mehr als 70 Gew. %. Solche Polymethylmethacrylate sind beispielsweise unter den Handelsnamen Degalan®, Degacryl®, Plexyglas®, Acrylite® (Fa. Röhm), Altuglas, Oroglas (Fa. Arkema), Elvacite®, Colacryl®, Lucite® (Fa. Lucite) und u.a. unter Namen Acrylglas, Conacryl, Deglas, Diakon, Friacryl, Hesaglas, Limacryl, PerClax und Vitroflex erhältlich. Polymethyl methacrylate (PMMA) is understood to mean, in particular, polymethyl methacrylate homopolymer and copolymers based on methyl methacrylate with a methyl methacrylate proportion of more than 70% by weight. Such polymethyl methacrylates are available, for example, under the trade names Degalan®, Degacryl®, Plexyglas®, Acrylite® (Rohm), Altuglas, Oroglas (Arkema), Elvacite®, Colacryl®, Lucite® (Lucite) and others under names Acrylglas, Conacryl, Deglas, Diakon, Friacryl, Hesaglas, Limacryl, PerClax and Vitroflex available.
Bevorzugt sind in einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform PMMA -Homopolymere und/oder Copolymere aus 70 Gew.-% bis 99,5 Gew.-% Methylmethacrylat und 0,5 Gew.-% bis 30 Gew.-% Methylacrylat. Besonders bevorzugt sind PMMA-Homopolymere und Copolymere aus 90 Gew.-% bis 99,5 Gew.-% Methylmethacrylat und 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-% Methylacrylat. Die Vicaterweichungstemperaturen VET (ISO 306) können im Bereich von mindestens 90°C, bevorzugt von > 100°C bis < 115°C liegen. In a further advantageous embodiment, PMMA homopolymers and/or copolymers of 70% by weight to 99.5% by weight methyl methacrylate and 0.5% by weight to 30% by weight methyl acrylate are preferred. PMMA homopolymers and copolymers of 90% by weight to 99.5% by weight methyl methacrylate and 0.5% by weight to 10% by weight methyl acrylate are particularly preferred. The Vicat softening point VET (ISO 306) can be in the range of at least 90°C, preferably from >100°C to <115°C.
Besonders bevorzugt sind PMMA-Homopolymere und Copolymere mit einem mittleres Molgewicht Mw von mindestens 100.000 g/mol und ganz besonders bevorzugt mit einem mittleres Molgewicht Mw von mindestens 250.000 g/mol. Particular preference is given to PMMA homopolymers and copolymers with an average molar weight Mw of at least 100,000 g/mol and very particularly preferably with an average molar weight Mw of at least 250,000 g/mol.
Die Bestimmung des Molekulargewichts Mw erfolgt per Gelpermeationschromatographie, wie oben beschrieben. The molecular weight Mw is determined by gel permeation chromatography, as described above.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist das mindestens eine thermoplastische Polymer Al) der Zusammensetzung (ZA) ein Polymethylmethacrylat-Homopolymer oder Polymethylmethacrylat-Copolymer auf Methylmethacrylat-Basis mit einem Methylmethacrylat- Anteil von mehr als 70 Gew.-%, vorzugsweise mindestens ein Polymethylmethacrylat- Homopolymer oder Polymethylmethacrylat-Copolymer aus jeweils 70 Gew.-% bis 99,5 Gew.-% Methylmethacrylat und 0,5 Gew.-% bis 30 Gew.-% Methylacrylat, besonders bevorzugt mindestens ein Polymethylmethacrylat-Homopolymer oder Polymethylmethacrylat-Copolymer aus jeweils 90 Gew.-% bis 99,5 Gew.-% Methylmethacrylat und 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-% Methylacrylat. Die Angaben in Gew.-% beziehen sich jeweils auf den Anteil am Gesamtgewicht des thermoplastischen Polymers Al). In a preferred embodiment of the invention, the at least one thermoplastic polymer A1) of the composition (ZA) is a polymethyl methacrylate homopolymer or Polymethyl methacrylate copolymer based on methyl methacrylate with a methyl methacrylate content of more than 70% by weight, preferably at least one polymethyl methacrylate homopolymer or polymethyl methacrylate copolymer of in each case 70% by weight to 99.5% by weight methyl methacrylate and 0, 5% by weight to 30% by weight of methyl acrylate, particularly preferably at least one polymethyl methacrylate homopolymer or polymethyl methacrylate copolymer of in each case 90% by weight to 99.5% by weight of methyl methacrylate and 0.5% by weight to 10 % by weight of methyl acrylate. The percentages by weight relate in each case to the proportion of the total weight of the thermoplastic polymer A1).
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung weist das mindestens eine thermoplastische Polymer ein mittleres Molgewicht Mw von mindestens 100.000 g/mol und vorzugsweise ein mittleres Molgewicht Mw von mindestens 250.000 g/mol auf, bestimmt gemäß DIN EN/ISO 16014- 1 (Chromatographische Bedingungen gemäß DIN 55762-1 (2016)) oder gemäß DIN EN/ISO 16014- 5 (2019). In a preferred embodiment of the invention, the at least one thermoplastic polymer has an average molecular weight Mw of at least 100,000 g/mol and preferably an average molecular weight Mw of at least 250,000 g/mol, determined according to DIN EN / ISO 16014-1 (chromatographic conditions according to DIN 55762-1 (2016)) or according to DIN EN/ISO 16014-5 (2019).
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung liegt das mindestens eine thermoplastische Polymer in einem Gehalt von mindestens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem Gehalt von mindestens 45 Gew.-% des Festanteils der Zusammensetzung (ZA) vor. In a preferred embodiment of the invention, the at least one thermoplastic polymer is present in a content of at least 40% by weight, particularly preferably in a content of at least 45% by weight, of the solid fraction of the composition (ZA).
Als Komponente A2) in der Zusammensetzung (ZA) wird mindestens ein UV-härtbares Monomer und / oder mindestens ein UV-härtbares Oligomer in einem Gehalt von mindestens 30 Gew.-% des Festanteils der Zusammensetzung (ZA) eingesetzt. At least one UV-curable monomer and/or at least one UV-curable oligomer in a content of at least 30% by weight of the solids content of the composition (ZA) is used as component A2) in the composition (ZA).
Als Komponente A2) der Zusammensetzung (ZA) eigenen sich beispielsweise bifunktionelle, trifiinktionelle, tetrafimktionelle, pentafimktionelle oder hexafimktionelle Acryl- und/oder Methacryhnonomere. Vorzugsweise handelt es sich um Acrylsäureester- und/oder Methacrylsäureestermonomere, insbesondere Acrylsäureesterfiinktionen. Geeignete mehrfunktionelle Acryl- und/oder Methacrylsäureester leiten sich von aliphatischen Polyhydroxyverbindungen mit wenigstens 2, vorzugsweise wenigstens 3 und besonders bevorzugt wenigstens 4 Hydroxygruppen und vorzugsweise 2 bis 12 Kohlenstoffatomen ab. Suitable as component A2) of the composition (ZA) are, for example, bifunctional, trifunctional, tetrafunctional, pentafunctional or hexafunctional acrylic and/or methacrylic monomers. They are preferably acrylic acid ester and/or methacrylic acid ester monomers, in particular acrylic acid ester functions. Suitable polyfunctional acrylic and/or methacrylic esters are derived from aliphatic polyhydroxy compounds having at least 2, preferably at least 3 and more preferably at least 4 hydroxy groups and preferably 2 to 12 carbon atoms.
Beispiele solcher aliphatischen Polyhydroxyverbindungen sind Ethylenglykol, Propylenglykol, Bu- tandiol-1,4, Hexandiol-1,6, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Tetramethylolethan und Sorbitan. Beispiele für sich als bi- bis hexafimktionelle Acryl- und/oder Methacrylmonomere, bevorzugt sich eignende Ester der genannten Polyhydroxyverbindungen sind Glykoldiacrylat und -dimethacrylat, Butandioldiacrylat oder - dimethacrylat, Dimethylolpropandiacrylat oder -dimethacrylat, Diethylenglykoldiacrylat oder -dimethacrylat, Divinylbenzol, Trimethylolpropan-triacrylat oder -trimethacrylat, Glycerintriacrylat oder -trimethacrylat, Pentaerythrittetraacrylat oder -tetramethacrylat, Dipentaerythritpenta/hexaacrylat (DPHA), 1,2,3,4-Butantetraoltetraacrylat oder -tetramethacrylat, Tetramethylolethantetraacrylat oder -tetramethacrylat, 2,2-Dihydroxy-propandiol-l,3-tetraacrylat oder -tetramethacrylat, Diurethandimethacrylat (UDMA), Sorbitan-tetra-, -penta- oder -hexa-acrylat oder die entsprechenden Methacrylate. Es können auch Gemische von vernetzenden Monomeren mit zwei bis vier oder mehr ethylenisch ungesättigten, radikalisch polymerisierbaren Gruppen mitverwendet werden. Examples of such aliphatic polyhydroxy compounds are ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, tetramethylolethane and sorbitan. Examples of bi- to hexafunctional acrylic and/or methacrylic monomers, preferably suitable esters of the polyhydroxy compounds mentioned are glycol diacrylate and dimethacrylate, butanediol diacrylate or dimethacrylate, dimethylolpropane diacrylate or dimethacrylate, diethylene glycol diacrylate or dimethacrylate, divinylbenzene, trimethylolpropane triacrylate or trimethacrylate, glycerol triacrylate or trimethacrylate, pentaerythritol tetraacrylate or tetramethacrylate, Dipentaerythritol penta/hexaacrylate (DPHA), 1,2,3,4-butanetetraol tetraacrylate or tetramethacrylate, tetramethylolethane tetraacrylate or tetramethacrylate, 2,2-dihydroxypropanediol-1,3-tetraacrylate or tetramethacrylate, diurethane dimethacrylate (UDMA), sorbitan tetra -, -penta- or -hexa-acrylate or the corresponding methacrylates. Mixtures of crosslinking monomers having two to four or more ethylenically unsaturated, free-radically polymerizable groups can also be used.
Weiterhin eignen sich als Komponente A2) der Zusammensetzung (ZA) alkoxylierte Di-, Tri-, Tetra- , Penta- und Hexacrylate oder -methacrylate verwendet werden. Beispiele für alkoxylierte Diacrylate oder -methacrylate sind alkoxyliertes, bevorzugt ethoxyliertes Methandioldiacrylat, Methandioldimethacrylat, Glycerindiacrylat, Glycerindimethacrylat, Neopentylglycoldiacrylat, Neopentylglycoldimethacrylat, 2-Butyl-2-Ethyl-l,3-Propandioldiacrylate, 2 -Butyl -2 -Ethyl- 1,3- Propandioldi-methacrylat, Trimethylolpropandiacrylat oder Trimethylolpropandimethacrylat.Also suitable as component A2) of the composition (ZA) are alkoxylated di-, tri-, tetra-, penta- and hexa-acrylates or methacrylates. Examples of alkoxylated diacrylates or methacrylates are alkoxylated, preferably ethoxylated, methanediol diacrylate, methanediol dimethacrylate, glycerol diacrylate, glycerol dimethacrylate, neopentyl glycol diacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol diacrylate, 2-butyl-2-ethyl-1,3- propanediol dimethacrylate, trimethylolpropane diacrylate or trimethylolpropane dimethacrylate.
Beispiele für alkoxylierte Triacrylate oder -methacrylate sind alkoxyliertes, bevorzugt ethoxyliertes Pentaerythrit-Triacrylat, Pentaerythrit-Trimethacrylat, Glycerintriacrylat, Glycerintrimethacrylat, 1 ,2,4-Butantrioltriacrylat, 1 ,2,4-Butantrioltrimethacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Tricyclodecandimethanoldiacrylat,Examples of alkoxylated triacrylates or methacrylates are alkoxylated, preferably ethoxylated, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol trimethacrylate, glycerol triacrylate, glycerol trimethacrylate, 1,2,4-butanetriol triacrylate, 1,2,4-butanetriol trimethacrylate, trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, tricyclodecanedimethanol diacrylate,
Tricyclodecandimethanoldimethacrylat, Ditrimethylolpropantetraacrylat odertricyclodecanedimethanol dimethacrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate or
Ditrimethylolpropantetramethacrylat. ditrimethylolpropane tetramethacrylate.
Beispiele fur alkoxylierte Tetra-, Penta- oder Hexaacrylate sind alkoxyliertes, bevorzugt ethoxyliertes Pentaerythrittetraacrylat, Dipentaerythrittetraacrylat, Dipentaerythritpentaacrylat Dipentaerythrithexaacrylat, Pentaerythrittetramethacrylat, Dipentaerythrittetramethacrylat, Dipentaerythritpentamethacrylat oder Dipentaerythrithexamethacrylat. Examples of alkoxylated tetra-, penta- or hexaacrylates are alkoxylated, preferably ethoxylated, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, dipentaerythritol tetramethacrylate, dipentaerythritol pentamethacrylate or dipentaerythritol hexamethacrylate.
In den alkoxylierten Diacrylaten oder -methacrylaten, Triacrylaten oder -methacrylaten, Tetraacrylaten oder -methacrylaten, Pentaacrylaten oder -methacrylaten und/oder alkoxylierten Hexaacrylaten oder -methacrylaten der Komponente A2) können alle Acrylatgruppen oder Methacrylatgruppen oder nur ein Teil der Acrylatgruppen oder Methacrylatgruppen im jeweiligen Monomer über Alkylenoxidgruppen an den entsprechenden Rest gebunden sein. Es können auch beliebige Mischungen solcher ganz oder teilweise alkoxylierten Di-, Tri-, Tetra-, Penta- oder Hexaacrylate bzw. -methacrylate eingesetzt werden. Dabei ist es auch möglich, das die Acrylat- oder Methacrylatgruppe(n) über mehrere aufeinanderfolgende Alkylenoxidgruppen, vorzugsweise Ethylenoxidgruppen an den aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Rest des Monomeren gebunden sind. Die mittlere Anzahl der Alkylenoxid- bzw Ethylenoxidgruppen im Monomer wird durch den Alkoxylierungsgrad bzw. Ethoxylierungsgrad angegeben. Der Alkoxylierungsgrad bzw. Ethoxylierungsgrad kann bevorzugt von 2 bis 25 betragen, besonders bevorzugt sind Alkoxylierungsgrade bzw. Ethoxylierungsgrade von 2 bis 15, ganz besonders bevorzugt von 3 bis 9. In the alkoxylated diacrylates or methacrylates, triacrylates or methacrylates, tetraacrylates or methacrylates, pentaacrylates or methacrylates and/or alkoxylated hexaacrylates or methacrylates of component A2), all acrylate groups or methacrylate groups or only some of the acrylate groups or methacrylate groups in the respective monomer be bonded to the corresponding radical via alkylene oxide groups. Any mixtures of such fully or partially alkoxylated di-, tri-, tetra-, penta- or hexaacrylates or methacrylates can also be used. It is also possible for the acrylate or methacrylate group(s) to be bonded to the aliphatic, cycloaliphatic or aromatic radical of the monomer via a plurality of consecutive alkylene oxide groups, preferably ethylene oxide groups. The average number of alkylene oxide or ethylene oxide groups in the monomer is given by the degree of alkoxylation or degree of ethoxylation. The degree of alkoxylation or degree of ethoxylation can preferably be from 2 to 25, in particular degrees of alkoxylation or degrees of ethoxylation of from 2 to 15, very particularly preferably from 3 to 9, are preferred.
UV-härtbare Oligomere UV curable oligomers
Ebenso erfindungsgemäß als Komponente A2) der Zusammensetzung (ZA) UV-härtbare Oligomere verwendet werden, die zur Klasse der aliphatischen Urethanacrylate beziehungsweise der Polyesteracrylate oder Polyacrylacrylate gehören. Deren Verwendung als Lackbindemittel ist bekannt und ist in Chemistry & Technology of UV & EB Formulation for Coatings, Inks & Paints, Vol. 2, 1991, SITA Technology, London (P.K.T: Oldring (Ed.) auf S.73-123 (Urethane Acrylates) bzw. S.123-135 (Polyester Acrylates) beschrieben. Kommerziell erhältlich und geeignet im erfmdungsgemäßen Sinne sind hier beispielsweise aliphatische Urethanacrylate wie Ebecryl® 4858, Ebecryl® 284, Ebecryl® 265, Ebecryl® 264, Ebecryl® 8465, Ebecryl® 8402 (Hersteller jeweils Allnex SA), Craynor® 925 von Sartomer / Arkema SA, Viaktin® 6160 von Solvay, Desmolux VP LS 2265 von Allnex SA, Photomer 6891 von IGM Resins oder auch in Reaktiwerdünnem gelöste aliphatische Urethanacrylate wie Laromer® 8987 (70%ig in Hexandioldiacrylat) von BASF SE, Desmolux U 680 H (80%ig in Hexandioldiacrylat) Ebecryl® 294/25HD (75% in Hexandioldiacrylat), Ebecryl® 8405 (80% in Hexandioldiacrylat), Ebecryl® 4820 (65% in Hexandioldiacrylat) (Hersteller jeweils Allnex SA) und Craynor® 963B80 (80% in Hexandioldiacrylat) von Sartomer / Arkema SA, oder auch Polyesteracrylate wie Ebecryl® 810, 830 oder Polyacrylacrylate wie Ebecryl®, 740, 745, 767 oder 1200 von Allnex SA.. Als Reaktivverdünner werden im allgemeinen niedrigviskose, UV-härtbare Monomere, Oligomere oder Mischungen daraus bezeichnet. Also according to the invention as component A2) of the composition (ZA) are UV-curable oligomers which belong to the class of aliphatic urethane acrylates or polyester acrylates or polyacrylic acrylates. Their use as paint binders is known and is described in Chemistry & Technology of UV & EB Formulation for Coatings, Inks & Paints, Vol. 2, 1991, SITA Technology, London (PKT: Oldring (Ed.) on p.73-123 (Urethane Acrylates) or pages 123-135 (polyester acrylates) Commercially available and suitable in the sense of the invention are, for example, aliphatic urethane acrylates such as Ebecryl® 4858, Ebecryl® 284, Ebecryl® 265, Ebecryl® 264, Ebecryl® 8465, Ebecryl® 8402 (manufacturer Allnex SA), Craynor® 925 from Sartomer / Arkema SA, Viaktin® 6160 from Solvay, Desmolux VP LS 2265 from Allnex SA, Photomer 6891 from IGM Resins or aliphatic urethane acrylates such as Laromer® 8987 (70%) dissolved in reactive thinners in hexanediol diacrylate) from BASF SE, Desmolux U 680 H (80% in hexanediol diacrylate) Ebecryl® 294/25HD (75% in hexanediol diacrylate), Ebecryl® 8405 (80% in hexanediol diacrylate), Ebecryl® 4820 (65% in hexanediol diacrylate) (manufacturer Allnex SA respectively) and Craynor® 963B 80 (80% in hexanediol diacrylate) from Sartomer / Arkema SA, or also polyester acrylates such as Ebecryl® 810, 830 or polyacrylic acrylates such as Ebecryl®, 740, 745, 767 or 1200 from Allnex SA .. Reactive diluents are generally low-viscosity, UV-curable Called monomers, oligomers or mixtures thereof.
Bevorzugt umfasst die Komponente A2) oder der Reaktivverdünner alkoxylierte Diacrylate und/oder Dimethacrylate, alkoxylierte Triacrylate und/oder Trimethacrylate, alkoxylierte Tetraacrylate und/oder Tetramethacrylate, alkoxylierte Pentaaacrylate und/oder Pentamethacrylate, alkoxylierte Hexaacrylate und/oder Hexamethacrylate, aliphatische Urethanacrylate, Polyesteracrylate, Polyacrylacrylate und Gemische davon. Component A2) or the reactive diluent preferably comprises alkoxylated diacrylates and/or dimethacrylates, alkoxylated triacrylates and/or trimethacrylates, alkoxylated tetraacrylates and/or tetramethacrylates, alkoxylated pentaacrylates and/or pentamethacrylates, alkoxylated hexaacrylates and/or hexamethacrylates, aliphatic urethane acrylates, polyester acrylates, polyacrylic acrylates and mixtures thereof.
Auch erfmdungsgemäß sind Gemische solch vernetzender multifunktioneller Monomere und monofunktioneller Monomere (wie z.B Methylmethacrylat) möglich. Der Anteil der multifunktionellen Monomere in einem solchen Gemisch soll nicht unter 20 Gew.-% liegen. Mixtures of such crosslinking multifunctional monomers and monofunctional monomers (such as methyl methacrylate) are also possible according to the invention. The proportion of the multifunctional monomers in such a mixture should not be less than 20% by weight.
Der Anteil der Komponente A2) insgesamt beträgt im Festanteil des Zusammensetzung mindestens 30 Gew.-%. Besonders bevorzugt sind 40 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt sind 45 Gew.-%.The total proportion of component A2) in the solids content of the composition is at least 30% by weight. 40% by weight is particularly preferred, and 45% by weight is very particularly preferred.
Der Gehalt an ethylenisch ungesättigten Gruppen hat wesentlichen Einfluss auf die erreichbaren Beständigkeitseigenschaften der mit Strahlung gehärteten Beschichtung. Daher enthält die Zusammensetzung (ZA) einen Anteil an ethylenisch ungesättigten Gruppen von mindestens 3,0 mol pro kg Festgehalt der Zusammensetzung (ZA), bevorzugt mindestens 3,5 mol pro kg, besonders bevorzugt mindestens 4,0 mol pro kg Festgehalt der Zusammensetzung (ZA). Der Anteil an ethylenisch ungesättigten Gruppen in der Deckschicht A wird mittels der sogenannten Doppelbindungsdichte (DBD) beschrieben, die sich ihrerseits auf die Funktionalität eines Monomers oder Oligomers bezieht. Unter „Funktionalität“ versteht der Experte die nominale, d. h. anhand der idealisierten Molekülstruktur eines Monomers oder Oligomers festzusetzende Anzahl an reaktiven Gruppen, so z. B. ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen, Isocyanat- oder Hydroxylfunktionen. Die Doppelbindungsdichte (DBD) des reaktiven Mono- bzw. Oligomers berechnet sich dementsprechend wie folgt: 1000 [g • kg 1] • „Funktionalität“ [mol • mol 1] / (Molmasse des Monomers oder Oligomers [g • mol 1]). Der Anteil an ethylenisch ungesättigten Gruppen im Festanteil der Zusammensetzung (ZA) berechnet sich ausgehend von der Doppelbindungsdichte des/der reaktiven Mono- bzw. Oligomers/-mere unter Berücksichtigung der jeweiligen Anteile am Festanteil der Zusammensetzung (ZA): Festanteil Mono- bzw. Oligomer 1 [%] • DBD; [mol- kg 1] + Festanteil Mono- bzw. Oligomer 2 [%] • DBD2 [mol- kg"1] + . . . + Festanteil Mono- bzw. Oligomer n [%] • DBD„ [mol- kg"1]. The content of ethylenically unsaturated groups has a significant influence on the achievable durability properties of the radiation-cured coating. The composition (ZA) therefore contains a proportion of ethylenically unsaturated groups of at least 3.0 mol per kg of solid content of the composition (ZA), preferably at least 3.5 mol per kg, particularly preferably at least 4.0 mol per kg of solid content of the composition (ZA). The proportion of ethylenically unsaturated groups in the top layer A is described using the so-called double bond density (DBD), which in turn relates to the functionality of a monomer or oligomer. Experts understand “functionality” to mean the nominal number of reactive groups, ie the number to be determined on the basis of the idealized molecular structure of a monomer or oligomer, e.g. B. ethylenically unsaturated double bonds, isocyanate or hydroxyl functions. The double bond density (DBD) of the reactive mono- or oligomer is calculated accordingly as follows: 1000 [g • kg 1 ] • "functionality" [mol • mol 1 ] / (molar mass of the monomer or oligomer [g • mol 1 ]). The proportion of ethylenically unsaturated groups in the solid fraction of the composition (ZA) is calculated based on the double bond density of the reactive monomer(s) or oligomer/mers, taking into account the respective fractions in the solid fraction of the composition (ZA): solid fraction of monomer or oligomer 1 [%] • DBD; [mol- kg 1 ] + solid fraction of mono- or oligomer 2 [%] • DBD2 [mol- kg" 1 ] + . . . + solid fraction of mono- or oligomer n [%] • DBD" [mol- kg" 1 ].
Als Komponente A3) der Zusammensetzung (ZA) wird mindestens einen Fotoinitiator in einem Gehalt von > 0,1 Gew.-% bis < 10 Gew.-% des Festanteils der Zusammensetzung (ZA) eingesetzt.At least one photoinitiator in a content of >0.1% by weight to <10% by weight of the solids fraction of the composition (ZA) is used as component A3) of the composition (ZA).
Als Fotoinitiatoren werden beispielsweise die OMNIRAD (vormals IRGACURE®)®-Typen von IGM Resins eingesetzt, so beispielsweise die Typen OMNIRAD® 184, OMNIRAD® 500, OMNIRAD® 1173, OMNIRAD®2959, OMNIRAD® 745, OMNIRAD® 651, OMNIRAD® 369, OMNIRAD® 907, OMNIRAD® 1000, OMNIRAD® 1300, OMNIRAD® 819, OMNIRAD® 819DW, OMNIRAD® 2022, OMNIRAD® 2100, OMNIRAD® 784, OMNIRAD® 250, OMNIRAD® MBF, OMNIRAD® 1173, OMNIRAD® TPO, OMNIRAD® 4265 eingesetzt. U.a. werden die weiteren UV-Photoinitiatoren eingesetzt, z.B. Esacure™ One (ebenfalls IGM Resins).For example, the OMNIRAD (formerly IRGACURE®)® types from IGM Resins are used as photoinitiators, such as the types OMNIRAD® 184, OMNIRAD® 500, OMNIRAD® 1173, OMNIRAD®2959, OMNIRAD® 745, OMNIRAD® 651, OMNIRAD® 369 , OMNIRAD® 907, OMNIRAD® 1000, OMNIRAD® 1300, OMNIRAD® 819, OMNIRAD® 819DW, OMNIRAD® 2022, OMNIRAD® 2100, OMNIRAD® 784, OMNIRAD® 250, OMNIRAD® MBF, OMNIRAD® 1173, OMNIRAD® TPO ® 4265 is used. Among other things, the other UV photoinitiators are used, e.g. Esacure™ One (also IGM Resins).
Die Zusammensetzung (ZA) enthält zudem über den Festanteil der 100 Gew.-% der Komponenten Al) bis A3) hinaus mindestens ein organisches Lösungsmittel als Komponente A4). Solche organischen Lösungsmittel können beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe enthaltend aromatische Lösemittel, wie z.B. Xylol oder Toluol, Ketone, wie z.B. Aceton, 2-Butanon, Methylisobutylketon, Diacetonalkohol, Alkohole, wie z.B. Methanol, Ethanol, i-Propanol, Butanol, 1- Methoxy-2 -propanol, Ether, wie z.B. 1,4-Dioxan, Ethylenglykol-n-propylether, oder Ester, wie z.B. Essigsäureethylester, Essigsäurebutylester, l-Methoxy-2-propylacetat oder Mischungen enthaltend diese Lösemittel. The composition (ZA) also contains at least one organic solvent as component A4) in addition to the solids content of 100% by weight of components A1) to A3). Such organic solvents can be selected, for example, from the group containing aromatic solvents such as xylene or toluene, ketones such as acetone, 2-butanone, methyl isobutyl ketone, diacetone alcohol, alcohols such as methanol, ethanol, i-propanol, butanol, 1- Methoxy-2-propanol, ethers such as 1,4-dioxane, ethylene glycol n-propyl ether, or esters such as ethyl acetate, butyl acetate, 1-methoxy-2-propyl acetate or mixtures containing these solvents.
Bevorzugt sind Ethanol, i-Propanol, Butanol, Essigsäureethylester, Essigsäurebutylester, 1- Methoxy-2-propanol, Diacetonalkohol, Xylol oder Toluol sowie Gemische davon. Besonders bevorzugt sind i-Propanol, Butanol, Essigsäureethylester, Essigsäurebutylester, l-Methoxy-2- propanol, Diacetonalkohol und deren Gemische. Ganz besonders bevorzugt sind l-Methoxy-2- propanol und Diacetonalkohol, insbesondere l-Methoxy-2 -propanol. Ethanol, i-propanol, butanol, ethyl acetate, butyl acetate, 1-methoxy-2-propanol, diacetone alcohol, xylene or toluene and mixtures thereof are preferred. i-Propanol, butanol, ethyl acetate, butyl acetate, l-methoxy-2- propanol, diacetone alcohol and their mixtures. 1-Methoxy-2-propanol and diacetone alcohol, in particular 1-methoxy-2-propanol, are very particularly preferred.
Zusammensetzung (ZA) enthält bevorzugt zusätzlich zu dem Festanteil mit den 100 Gew.-% der Komponenten Al) bis A3) 0 bis 900 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 850 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 200 bis 800 Gew.-% wenigstens eines organischen Lösungsmittels. Composition (ZA) preferably contains, in addition to the solid fraction with 100% by weight of components A1) to A3), 0 to 900% by weight, particularly preferably 0 to 850% by weight, very particularly preferably 200 to 800% by weight. -% of at least one organic solvent.
Haftvermittlerschicht B Adhesion layer B
Die Haftvermittlerschicht B ist erhältlich oder wird erhalten durch Härten einer Zusammensetzung (ZB). Die Zusammensetzung (ZB) kann beispielsweise physikalisch gehärtet werden, beispielsweise durch Trocknung durch Verdunstung des (Co-)Lösungsmittel in denen die Komponente Bl) gelöst bzw. dispergiert ist. Die Zusammensetzung (ZB) umfasst: The adhesion promoter layer B can be obtained or is obtained by curing a composition (ZB). The composition (ZB) can, for example, be cured physically, for example by drying by evaporation of the (co)solvent in which component B1) is dissolved or dispersed. The composition (ZB) includes:
Bl) mindestens eine wässrige Hybriddispersion umfassend oder bestehend aus mindestens einem aliphatischen Polyurethan-Polyhamstoff, mindestens einem weiteren aliphatischen Polymerisat und mindestens einem Dispergiermittel, wobei der mindestens eine aliphatische Polyurethan- Polyhamstoff erhältlich ist oder erhalten wurde aus der Umsetzung einer Reaktionsmischung umfassend: a) mindestens ein acyclisches aliphatisches und / oder ein cycloaliphatisches Polyisocyanat, b) mindestens ein Polyol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus aliphatischen Polyetherpolyolen, aliphatischen Polyesterpolyolen, aliphatischen Polyether-Polyester-Polyolen und Co-Polymere hiervon mit aliphatischen Polyestern, Polyesteramiden, Polyethern, Polythioethem, Polycarbonaten, Polyacetalen, Polyolefmen oder Polysiloxanen und aus Mischungen von mindestens zwei hiervon, c) mindestens einer isocyanatreaktiven Verbindung, die zudem dispergierend wirkende Gruppen enthält oder Gruppen enthält, die durch Salzbildung in dispergierend wirkende Gruppen überfuhrt werden können, d) mindestens einen Kettenverlängerer, wobei das mindestens eine weitere aliphatische Polymerisat erhältlich ist oder erhalten wurde durch die Umsetzung von Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ethylenisch ungesättigten Kohlenwasserstoffen, ethylenisch ungesättigten Estern und ethylenisch ungesättigten Ethem und aus Mischungen von mindestens zwei hiervon, und Bl) at least one aqueous hybrid dispersion comprising or consisting of at least one aliphatic polyurethane-polyurea, at least one further aliphatic polymer and at least one dispersant, wherein the at least one aliphatic polyurethane-polyurea is obtainable or was obtained from the reaction of a reaction mixture comprising: a) at least an acyclic aliphatic and/or a cycloaliphatic polyisocyanate, b) at least one polyol selected from the group consisting of aliphatic polyether polyols, aliphatic polyester polyols, aliphatic polyether-polyester polyols and copolymers thereof with aliphatic polyesters, polyesteramides, polyethers, polythioethers, polycarbonates, Polyacetals, polyolefins or polysiloxanes and mixtures of at least two thereof, c) at least one isocyanate-reactive compound which also contains dispersing groups or contains groups which, by salt formation in dis penetrating groups can be converted, d) at least one chain extender, the at least one further aliphatic polymer being obtainable or obtained by reacting monomers selected from the group consisting of ethylenically unsaturated hydrocarbons, ethylenically unsaturated esters and ethylenically unsaturated ethers and mixtures at least two of these, and
B2) mindestens ein organisches (Co-)Lösungsmittel. Geeignete Bindemittelsysteme sind z.B. in Kittel, Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen, Bd. 2 „Bindemittel für lösemittelhaltige und lösemittelfreie Systeme“, Bd. 2 „Bindemittel für wasserverdünnbare Systeme“, S. Hirzel Verlag, Stuttgart/Leipzig sowie in Ulrich Meier-Westhues, „Polyurethane“, Vincentz Network GmbH Verlag beschrieben. B2) at least one organic (co)solvent. Suitable binder systems are, for example, in Kittel, Textbook of Paints and Coatings, Vol. 2 "Binders for solvent-based and solvent-free systems", Vol. 2 "Binders for water-dilutable systems", S. Hirzel Verlag, Stuttgart/Leipzig and in Ulrich Meier-Westhues, "Polyurethanes", Vincentz Network GmbH Verlag described.
Als acyclisches aliphatisches und / oder ein cycloaliphatisches Polyisocyanat a) zur Herstellung des mindestens einen aliphatischen Polyurethan-Polyhamstoffs eigenen sich beispielsweise Ethylendiisocyanat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Cyclohexan- 1,4- diisocyanat und 4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat. Gemische von Polyisocyanaten können ebenfalls verwendet werden. Das gleiche gilt fur Polyisocyanate, die durch die Einführung von Urethan-, Allophanat-, Harnstoff-, Biuret-, Carbodiimid-, Uretonimin- oder Isocyanuratresten modifiziert worden sind. Examples of suitable acyclic aliphatic and/or a cycloaliphatic polyisocyanate a) for producing the at least one aliphatic polyurethane-polyurea are ethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, cyclohexane-1,4-diisocyanate and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate. Mixtures of polyisocyanates can also be used. The same applies to polyisocyanates which have been modified by the introduction of urethane, allophanate, urea, biuret, carbodiimide, uretonimine or isocyanurate residues.
Die Polyolkomponente b) wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus aliphatischen Polyetherpolyolen, aliphatischen Polyesterpolyolen, aliphatischen Polyether-Polyester-Polyolen und Co-Polymere hiervon mit aliphatischen Polyestern, Polyesteramiden, Polyethern, Polythioethem, Polycarbonaten, Polyacetalen, Polyolefmen oder Polysiloxanen und aus Mischungen von mindestens zwei hiervon. Als aliphatische Polyetherpolyole eignen sich beispielsweise Polyethylenglykol, Polypropylenglykol, Polyethylenoxid, Polypropylenoxid und Polytetrahydrofuran (pTHF 1000, pTHF 2000, BASF SE, Ludwigshafen, DE). The polyol component b) is selected from the group consisting of aliphatic polyether polyols, aliphatic polyester polyols, aliphatic polyether-polyester polyols and copolymers thereof with aliphatic polyesters, polyesteramides, polyethers, polythioethers, polycarbonates, polyacetals, polyolefins or polysiloxanes and mixtures of at least two of these. Examples of suitable aliphatic polyether polyols are polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene oxide, polypropylene oxide and polytetrahydrofuran (pTHF 1000, pTHF 2000, BASF SE, Ludwigshafen, DE).
Als aliphatische Polyesterpolyole eignen sich beispielsweise Polyethylenglykolbutyrat, Polyethylenglykolglutarat, Polyethylenglykoladipat, Polypropylenglykolbutyrat, Poly- propylenglykolglutarat, Polypropylenglykoladipat und Polycaprolactondiol, Examples of suitable aliphatic polyester polyols are polyethylene glycol butyrate, polyethylene glycol glutarate, polyethylene glycol adipate, polypropylene glycol butyrate, polypropylene glycol glutarate, polypropylene glycol adipate and polycaprolactonediol.
Als aliphatische Polyether-Polyester-Polyole eignen sich beispielsweise Polyester-Polyether-Block- Copolymere wie beschrieben in US 6,753,402 Bl Examples of suitable aliphatic polyether-polyester polyols are polyester-polyether block copolymers as described in US Pat. No. 6,753,402 B1
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfmdungsgemäßen Schichtaufbaus, des erfmdungsgemäßen Kit-of-part und / oder des erfmdungsgemäßen Verfahrens ist das mindestens eine Polyol b), aus dem der mindestens eine aliphatische Polyurethan-Polyhamstoff der Zusammensetzung (ZB) aufgebaut ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus aliphatischen Polyetherpolyolen, aliphatischen Polyesterpolyolen, aliphatischen Polyether-Polyester-Polyolen und Mischungen aus mindestens zwei hiervon, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus aliphatischen Polyetherpolyolen, aliphatischen Polyether-Polyester-Polyolen und Mischungen aus mindestens zwei hiervon und besonders bevorzugt ein aliphatisches Polyether-Polyester-Polyol.In a preferred embodiment of the inventive layer structure, the inventive kit-of-part and/or the inventive method, the at least one polyol b) from which the at least one aliphatic polyurethane-polyurea of the composition (ZB) is constructed is selected from the group consisting of aliphatic polyether polyols, aliphatic polyester polyols, aliphatic polyether-polyester polyols and mixtures of at least two thereof, preferably selected from the group consisting of aliphatic polyether polyols, aliphatic polyether-polyester polyols and mixtures of at least two thereof and particularly preferably an aliphatic polyether polyester polyol.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfmdungsgemäßen Schichtaufbaus, des erfmdungsgemäßen Kit-of-part und / oder des erfmdungsgemäßen Verfahrens weist das mindestens eine Polyol b), aus dem der mindestens eine aliphatische Polyurethan-Polyhamstoff der Zusammensetzung (ZB) aufgebaut ist, ein mittleres Molekulargewicht im Bereich von 500 g/mol bis 6000 g/mol auf, vorzugsweise im Bereich von 700 g/mol bis 3000 g/mol auf, bestimmt gemäß DIN EN/ISO 16014-1, wobei die chromatographischen Bedingungen gemäß DIN 55762-1 (2016) gewählt wurden. In a preferred embodiment of the layer structure according to the invention, the kit-of-part according to the invention and/or the method according to the invention, the at least one polyol b) from which the at least one aliphatic polyurethane-polyurea of the Composition (ZB) is built up, an average molecular weight in the range from 500 g/mol to 6000 g/mol, preferably in the range from 700 g/mol to 3000 g/mol, determined according to DIN EN/ISO 16014-1, where the chromatographic conditions were selected in accordance with DIN 55762-1 (2016).
Geeignete isocyanatreaktive Verbindungen c), die zudem dispergierend wirkende Gruppen enthalten oder Gruppen enthalten, die durch Salzbildung in dispergierend wirkende Gruppen überführt werden können sind beispielsweise Sulphonat- oder Carboxylatgruppen enthaltende Komponenten wie z.B. Diaminoverbindungen bzw. Dihydroxyverbindungen, die zusätzlich Sulfonat- und/oder Carboxylatgruppen tragen, wie beispielsweise die Natrium-, Lithium-, Kalium-, tert.- Amin-Salze der N-(2-Aminoethyl)-2-aminoethansulfonsäure, der N-(3-Aminopropyl)-2-aminoethansulfonsäure, der N-(3-Aminoproyl)-3-aminopropansulfonsäure, der N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropansulphon- säure, der analogen Carbonsäuren, der Dimethylolpropionsäure, der Dimethylolbuttersäure, der Umsetzungsprodukte im Sinne einer Michaeladdition von 1 mol Diamin wie z.B. 1,2-Ethandiamin oder Isophorondiamin mit 2 mol Acrylsäure oder Maleinsäure sowie Gemische aus mindestens zwei hiervon. Suitable isocyanate-reactive compounds c) which also contain dispersing groups or groups which can be converted into dispersing groups by salt formation are, for example, components containing sulphonate or carboxylate groups, such as diamino compounds or dihydroxy compounds which additionally carry sulphonate and/or carboxylate groups , Such as the sodium, lithium, potassium, tert-amine salts of N-(2-aminoethyl)-2-aminoethanesulfonic acid, N-(3-aminopropyl)-2-aminoethanesulfonic acid, N-(3 -Aminoproyl) -3-aminopropanesulfonic acid, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropanesulfonic acid, the analogous carboxylic acids, dimethylolpropionic acid, dimethylolbutyric acid, the reaction products in terms of a Michael addition of 1 mole of diamine such as 1,2-ethanediamine or isophoronediamine with 2 moles of acrylic acid or maleic acid, and mixtures of at least two of these.
Die Säuren werden häufig direkt in Ihrer Salzform als Sulphonat bzw. Carboxylat eingesetzt. Es ist jedoch auch möglich, die zur Salzbildung notwendigen Neutralisationsmittel anteilig oder ganz erst während oder nach der Herstellung der Dispersion zuzugeben. The acids are often used directly in their salt form as sulphonate or carboxylate. However, it is also possible to add some or all of the neutralizing agents required for salt formation only during or after the preparation of the dispersion.
Für die Salzbildung besonders gut geeignete und bevorzugte tertiäre Amine sind z.B. Triethylamin, Dimethylcyclohexylamin, Ethyldiisopropylamin. Es können auch andere Amine zur Salzbildung eingesetzt werden, wie z.B. Ammoniak, Diethanolamin, Triethanolamin, Dimethylethanolamin, Methydiethanolamin, Aminomethylpropanol und auch Mischungen der genannten und auch anderer Amine. Sinnvollerweise werden diese Amine erst nach der weitgehenden Umsetzung der Isocyanatgruppen zugegeben. Tertiary amines which are particularly suitable and preferred for salt formation are, for example, triethylamine, dimethylcyclohexylamine and ethyldiisopropylamine. Other amines can also be used for salt formation, such as ammonia, diethanolamine, triethanolamine, dimethylethanolamine, methyldiethanolamine, aminomethylpropanol and also mixtures of the amines mentioned and other amines. It makes sense for these amines to be added only after the isocyanate groups have largely reacted.
Es ist auch möglich andere Neutralisationsmittel wie z.B. Natrium-, Kalium-, Lithium, Calcium - Hydroxid für Neutralisationszwecke einzusetzen. It is also possible to use other neutralizing agents such as sodium, potassium, lithium, calcium hydroxide for neutralization purposes.
Weitere geeignete Komponenten c) sind nichtionisch hydrophilierend wirkende, mono- oder difunktionelle Polyether auf Basis von auf Alkoholen oder Aminen gestarteten Ethylenoxid- Polymeren oder Ethylenoxid/Propylenoxid-Copolymeren, wie Polyether LB 25 (Covestro AG; Deutschland) oder MPEG 750: Methoxypolyethylenglykol, Molekulargewicht 750 g/mol (z.B. Pluriol® 750, BASF SE, Ludwighafen, Deutschland). Further suitable components c) are mono- or difunctional polyethers which have a nonionic hydrophilic effect and are based on ethylene oxide polymers or ethylene oxide/propylene oxide copolymers started from alcohols or amines, such as polyether LB 25 (Covestro AG; Germany) or MPEG 750: methoxypolyethylene glycol, molecular weight 750 g/mol (e.g. Pluriol® 750, BASF SE, Ludwigshafen, Germany).
Bevorzugte Komponenten c) sind N-(2-Aminoethyl)-2-aminoethansulfonat und die Salze der Dimethylolpropionsäure und der Dimethylolbuttersäure. Als Ketenverlängerer d) eignet sich beispielsweise Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Propylendiamin, Butylendiamin, Hexamethylendiamin, Cyclohexylendiamin, Piperazin, 2-Methylpiperazin, Methandiamin, Isophorondiamin und Addukte von Diethylentriamin mit Acrylat oder hydrolysierte Produkte davon. Hierher gehören auch Materialien wie Hydrazin, Azine, z.B. Acetonazin, substituierte Hydrazine, z.B. Dimethylhydrazin, 1,6-Hexamethylen-bis- hydrazin, Carbodihydrazin, Hydrazide von Dicarbonsäuren und Sulfonsäuren, z.B. Adipinsäure- mono- oder -di-hydrazid, Oxalsäuredihydrazid, Isophthalsäuredihydrazid, Weinsäuredihydrazid, omega-Aminocapronsäuredihydrazid, Hydrazide, die durch Umsetzung von Lactonen mit Hydrazin erhalten werden, wie z.B. gamma-Hydroxylbutersäurehydrazid, Bis-semi-carbazid, Bis- hydrazidkohlensäureester von Glycolen, wie z.B. irgendwelchen der obenerwähnten Glycole. Des Weiteren eignen sich Diole wie beispielsweise 1,4-Butandiol, oder 1,6-Hexandiol. Preferred components c) are N-(2-aminoethyl)-2-aminoethanesulfonate and the salts of dimethylolpropionic acid and dimethylolbutyric acid. Examples of suitable ketene extenders d) are ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, propylenediamine, butylenediamine, hexamethylenediamine, cyclohexylenediamine, piperazine, 2-methylpiperazine, methanediamine, isophoronediamine and adducts of diethylenetriamine with acrylate or hydrolyzed products thereof. This subheading also includes materials such as hydrazine, azines, eg acetonazine, substituted hydrazines, eg dimethylhydrazine, 1,6-hexamethylenebishydrazine, carbodihydrazine, hydrazides of dicarboxylic acids and sulfonic acids, eg adipic mono- or di-hydrazide, oxalic dihydrazide, isophthalic dihydrazide , tartaric dihydrazide, omega-aminocaproic dihydrazide, hydrazides obtained by reacting lactones with hydrazine such as gamma-hydroxybutyric hydrazide, bis-semi-carbazide, bis-hydrazide carbonic acid esters of glycols such as any of the glycols mentioned above. Also suitable are diols such as 1,4-butanediol or 1,6-hexanediol.
Das mindestens eine weitere aliphatische Polymerisat ist erhältlich oder wurde erhalten durch die Umsetzung von Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ethylenisch ungesätigten Kohlenwasserstoffen, ethylenisch ungesätigten Estern und ethylenisch ungesätigten Ethem und aus Mischungen von mindestens zwei hiervon. The at least one further aliphatic polymer is obtainable or was obtained by reacting monomers selected from the group consisting of ethylenically unsaturated hydrocarbons, ethylenically unsaturated esters and ethylenically unsaturated ethers and mixtures of at least two of these.
In einer bevorzugten Ausfuhmngsform des erfmdungsgemäßen Schichtaufbaus, des erfmdungsgemäßen Kit-of-part und / oder des erfmdungsgemäßen Verfahrens ist das weitere aliphatische Polymerisat der Zusammensetzung (ZB) erhältlich oder wurde erhalten durch die Umsetzung von Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Estern von Acrylsäure und Methacrylsäure, Estern und Ether von Vinylalkohol und Styrol und aus Mischungen von mindestens zwei hiervon, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Estern von Acrylsäure und Methacrylsäure und aus Mischungen von mindestens zwei hiervon. In a preferred embodiment of the layer structure according to the invention, the kit-of-part according to the invention and/or the method according to the invention, the further aliphatic polymer of the composition (ZB) is obtainable or was obtained by reacting monomers selected from the group consisting of esters of acrylic acid and methacrylic acid, esters and ethers of vinyl alcohol and styrene and mixtures of at least two thereof, preferably selected from the group consisting of esters of acrylic acid and methacrylic acid and mixtures of at least two thereof.
Der aliphatische Polyurethan-Polyhamstoff wird durch die Umsetzung der Komponenten a) bis d) ggf. in Gegenwart von einem Katalysator und / oder Lösungsmitel hergestellt. Vorzugweise wird aus der Komponente a), b) und c) zunächst ein Prepolymer gebildet, dass in einem weiteren Schrit mit dem Ketemverlängerer d) umgesetzt wird. The aliphatic polyurethane-polyurea is produced by reacting components a) to d), optionally in the presence of a catalyst and/or solvent. A prepolymer is preferably first formed from components a), b) and c) and is reacted in a further step with the chain extender d).
Die Dispergierung des mindestens einen aliphatischen Polyurethan-Polyhamstoffs und des mindestens einen weiteren aliphatischen Polymerisats in dem wässrigen System wird dadurch erreicht, dass entweder äußere Tenside verwendet werden oder dass geeignete ionische oder nichtionische Gruppen in den aliphatischen Polyurethan-Polyhamstoff eingearbeitet werden, um dieses selbst-dispergierbar zu machen. Solche ionische oder nichtionische Gmppen werden beispielsweise durch eine isocyanatreaktive Verbindung eingefuhrt, die zudem dispergierend wirkende Gmppen enthält oder Gmppen enthält, die durch Salzbildung in dispergierend wirkende Gmppen überfuhrt werden können. So beschreibt beispielsweise die US-PS 4 066 591 wässrige Dispersionen, die dadurch erhalten werden, dass ein isocyanat-terminiertes Polyurethan-Prepolymer, das anionische Gruppen enthält, in einem wässrigen Medium dispergiert wird und hierauf das dispergierte Prepolymer mit geeigneten Kettenverlängerer umgesetzt wird um ein Polyurethan-Polyhamstoff zu erhalten. The dispersion of the at least one aliphatic polyurethane-polyurea and the at least one further aliphatic polymer in the aqueous system is achieved by either using external surfactants or by incorporating suitable ionic or non-ionic groups into the aliphatic polyurethane-polyurea in order to to make dispersible. Such ionic or nonionic groups are introduced, for example, by an isocyanate-reactive compound which also contains groups with a dispersing action or groups which can be converted into groups with a dispersing action by salt formation. For example, US Pat. No. 4,066,591 describes aqueous dispersions obtained by dispersing an isocyanate-terminated polyurethane prepolymer containing anionic groups in an aqueous medium and then reacting the dispersed prepolymer with suitable chain extenders to obtain polyurethane polyurea.
Es ist auch bekannt, die Eigenschaften von Polyurethan-Polyhamstoffdispersionen durch den Einschluss von weiteren aliphatischen Polymerisaten zu modifizieren die durch Polymerisation aus vinylischen Monomeren erhalten wurden. Verschiedene Patente, wie z.B. US 3.705.164, 4.198.330 und 4.318.833 beschreiben Verfahren, bei denen das aliphatische Polymerisat in situ dadurch gebildet wird, dass ein oder mehrere Vinylmonomere in Gegenwart einer wässrigen Dispersion eines Polyurethans, das anionische Salzgruppen enthält, polymerisiert werden. In einigen Fällen wird das Polyurethan-Prepolymer in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels gebildet oder anschließend damit verdünnt, was die Viskosität des Prepolymers herabsetzt und/oder seine Dispergierung in Wasser erleichtert. Das Lösungsmittel kann dann aus der Dispersion durch Destillation entfernt werden oder es kann in der Dispersion verbleiben. It is also known to modify the properties of polyurethane-polyurea dispersions by including other aliphatic polymers obtained by polymerization from vinylic monomers. Various patents such as US 3,705,164, 4,198,330 and 4,318,833 describe processes in which the aliphatic polymer is formed in situ by polymerizing one or more vinyl monomers in the presence of an aqueous dispersion of a polyurethane containing anionic salt groups will. In some cases, the polyurethane prepolymer is formed in the presence of, or subsequently diluted with, an organic solvent, which reduces the viscosity of the prepolymer and/or makes it easier to disperse in water. The solvent can then be removed from the dispersion by distillation or it can remain in the dispersion.
Typischerweise enthalten derartig erhältliche tensidfreie wässrige Hybriddispersionen Bl) mindestens ein anionisches wasser-dispergierbares aliphatisches Polyurethan-Polyhamstoff und mindestens ein weiteres aliphatisches Polymerisat in einem Gewichtsverhältnis von 10:90 bis 90: 10.Typically, surfactant-free aqueous hybrid dispersions B1) obtainable in this way contain at least one anionic, water-dispersible, aliphatic polyurethane-polyurea and at least one further aliphatic polymer in a weight ratio of from 10:90 to 90:10.
Bevorzugte tensidfreie wässrige Hybriddispersionen Bl) enthalten mindestens ein anionisches wasser-dispergierbares aliphatisches Polyurethan-Polyhamstoff und mindestens ein weiteres aliphatisches Polymerisat in einem Gewichtsverhältnis von 20:80 bis 80:20. Preferred surfactant-free aqueous hybrid dispersions B1) contain at least one anionic, water-dispersible, aliphatic polyurethane-polyurea and at least one other aliphatic polymer in a weight ratio of from 20:80 to 80:20.
Der anionische, wasserdispergierbare, isocyanat-terminierte Polyurethanprepolymer ist ein Polyurethan-Prepolymer mit sauren Resten, welche die Wasserdispergierbarkeit vermitteln. Solche Prepolymere und Verfahren zu ihrer Herstellung sind in der technischen Literatur ausführlich beschrieben. The anionic, water-dispersible, isocyanate-terminated polyurethane prepolymer is a polyurethane prepolymer having acidic groups that impart water-dispersibility. Such prepolymers and methods of making them are well described in the technical literature.
Polyurethan-Prepolymere mit sauren Zentren sind z.B. isocyanat-terminierte Reaktionsprodukte aus i) einem organischen Polyisocyanat, ii) einem polymeren Polyol mit einem mittleren Molekulargewicht im Bereich von 500 g/mol bis 6000 g/mol, iii) einer isocyanatreaktiven Verbindung mit mindestens einer Säuregmppe und mindestens zwei Gmppen, die gegenüber Isocyanaten reaktiver sind als die Säuregmppe, und gegebenenfalls und iv) einem niedermolekularen Polyol mit einem Molekulargewicht unter 500. Polyurethane prepolymers with acid centers are, for example, isocyanate-terminated reaction products from i) an organic polyisocyanate, ii) a polymeric polyol with an average molecular weight in the range from 500 g/mol to 6000 g/mol, iii) an isocyanate-reactive compound with at least one acid group and at least two groups which are more reactive towards isocyanates than the acid group, and optionally and iv) a low molecular weight polyol having a molecular weight below 500.
Das anionische, wasserdispergierbare, isocyanat-terminierte Polyurethan-Prepolymer kann in üblicher Weise hergestellt werden durch Umsetzung eines stöchiometrischen Überschusses des organischen Polyisocyanats a) mit dem ein mittleres Molekulargewicht im Bereich von 500 g/mol bis 6000 g/mol aufweisenden Polyol b) und den anderen erforderlichen isocyanatreaktiven Verbindungen c) und d) unter im wesentlichen wasserfreien Bedingungen bei einer Temperatur zwischen ungefähr 30 und ungefähr 130°C, bis die Reaktion zwischen den Isocyanatgruppen und den Hydroxylgruppen im Wesentlichen zu Ende ist. Das Polyisocyanat und die aktiven Wasserstoff enthaltenden Komponenten werden in geeigneter Weise in solchen Verhältnissen umgesetzt, dass das Verhältnis der Anzahl der Isocyanatgruppen zur Anzahl der Hydroxylgruppen im Bereich von ungefähr 1,1: 1 bis ungefähr 6: 1, vorzugsweise im Bereich von 1,5: 1 bis 3: 1, liegt. Gegebenenfalls können Katalysatoren, wie z.B. Dibutylzinndilaurat und Zinn(II)-octoat, verwendet werden, um die Prepolymerbildung zu unterstützen. The anionic, water-dispersible, isocyanate-terminated polyurethane prepolymer can be prepared in a conventional manner by reacting a stoichiometric excess of the organic polyisocyanate a) with the polyol b), which has an average molecular weight in the range from 500 g/mol to 6000 g/mol, and the other required isocyanate reactive Compounds c) and d) under substantially anhydrous conditions at a temperature between about 30 and about 130°C until the reaction between the isocyanate groups and the hydroxyl groups is substantially complete. The polyisocyanate and active hydrogen-containing components are suitably reacted in such proportions that the ratio of the number of isocyanate groups to the number of hydroxyl groups is in the range of from about 1.1:1 to about 6:1, preferably in the range of 1.5 : 1 to 3: 1. Optionally, catalysts such as dibutyltin dilaurate and stannous octoate can be used to aid in prepolymer formation.
Die Lösung des wasserdispergierbaren Polyurethan-Prepolymers im Vinylmonomer kann dadurch hergestellt werden, dass man ein oder mehrere weitere aliphatische Polymerisate zum Prepolymer zugibt, oder dadurch, was bevorzugt wird, dass man das Prepolymer in Gegenwart eines oder mehrerer Vinylmonomere herstellt. The solution of the water-dispersible polyurethane prepolymer in the vinyl monomer can be prepared by adding one or more other aliphatic polymerizates to the prepolymer or, which is preferred, by preparing the prepolymer in the presence of one or more vinyl monomers.
Geeignete Vinylmonomere, in denen das Prepolymer gelöst werden kann, enthalten eine oder mehrere polymerisierbare ethylenisch ungesättigte Gruppen und sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ethylenisch ungesättigten Kohlenwasserstoffen, ethylenisch ungesättigten Estern und ethylenisch ungesättigten Ethem und aus Mischungen von mindestens zwei hiervon. Bevorzugte Monomere sind unter den Temperaturbedingungen der Prepolymerbildung flüssig, obwohl die Möglichkeit der Verwendung von festen Monomeren gemeinsam mit organischen Lösungsmitteln nicht ausgeschlossen ist. Es wird auch bevorzugt, Monomere zu verwenden, die keine Isocyanatgruppen oder mit Isocyanat reaktive Gruppen enthalten. Suitable vinyl monomers in which the prepolymer can be dissolved contain one or more polymerizable ethylenically unsaturated groups and are selected from the group consisting of ethylenically unsaturated hydrocarbons, ethylenically unsaturated esters and ethylenically unsaturated ethers and from mixtures of at least two thereof. Preferred monomers are liquid under the temperature conditions of prepolymer formation, although the possibility of using solid monomers together with organic solvents is not excluded. It is also preferred to use monomers that do not contain isocyanate groups or isocyanate-reactive groups.
Somit sind beispielsweise geeignete Monomere ethylenisch ungesättigte Kohlenwasserstoffe, Ester und Ether, insbesondere Ester von Acrylsäure und Methacrylsäure, Ester und Ether von Vinylalkohol und Styrol. Spezielle Beispiele hierfür sind Butadien, Isopren, Styrol, substituierte Styrole, die (Cl- 6)-Niederalkylester von Acryl-, Methacryl- und Maleinsäure, Vinylacetat, -butyrat, -acrylat und - methacrylat, Acrylonitril, Allylmethacrylat, Vinyl-methyl, -propyl- und -butyl-ether, Divinylether, Divinylsulfid, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Hexandioldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat und dergleichen. Freie Säuren sollten nicht verwendet werden, da sie die Dispersion destabilisieren können. Thus, for example, suitable monomers are ethylenically unsaturated hydrocarbons, esters and ethers, especially esters of acrylic acid and methacrylic acid, esters and ethers of vinyl alcohol and styrene. Specific examples include butadiene, isoprene, styrene, substituted styrenes, the (Cl-6) lower alkyl esters of acrylic, methacrylic and maleic acid, vinyl acetate, butyrate, acrylate and methacrylate, acrylonitrile, allyl methacrylate, vinyl methyl, - propyl and butyl ether, divinyl ether, divinyl sulfide, vinyl chloride, vinylidene chloride, hexanediol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, and the like. Free acids should not be used as they can destabilize the dispersion.
Die Prepolymer/Vinylmonomer-Lösung kann in Wasser unter Verwendung an sich bekannter Techniken dispergiert werden. Vorzugsweise wird die Lösung unter Rühren dem Wasser hinzugefügt. Es kann aber auch alternativ Wasser in die Lösung eingerührt werden. The prepolymer/vinyl monomer solution can be dispersed in water using techniques known in the art. Preferably, the solution is added to the water with stirring. Alternatively, water can also be stirred into the solution.
Der aktiven Wasserstoff enthaltende Kettenverlängerer, der mit dem Prepolymer umgesetzt wird, ist in geeigneter Weise ein Polyol, ein Aminoalkohol, Ammoniak, ein primäres oder sekundäres aliphatisches oder alicyclisches, aromatisches, araliphatisches oder heterocyclisches Amin, insbesondere ein Diamin, Hydrazin oder substituiertes Hydrazin. Wasserlösliche Kettenverlängerer werden bevorzugt. Wasser selbst kann ebenfalls brauchbar sein. Besonders bevorzugt wird ein Diamin als Kettenverlängerer eingesetzt. The active hydrogen containing chain extender which is reacted with the prepolymer is suitably a polyol, an amino alcohol, ammonia, a primary or secondary aliphatic or alicyclic, aromatic, araliphatic or heterocyclic amine, especially a diamine, hydrazine or substituted hydrazine. Water soluble chain extenders are preferred. Water itself can also be useful. A diamine is particularly preferably used as chain extender.
Wenn der Kettenverlängerer aus etwas anderem als Wasser besteht, beispielsweise aus einem Diamin oder Hydrazin, dann kann er der wässrigen Dispersion des Prepolymers und Vinylmonomers zugegeben werden, oder er kann auch alternativ in dem wässrigen Medium anwesend sein, wenn das Prepolymer und das Monomer darin dispergiert werden. When the chain extender is other than water, for example a diamine or hydrazine, it can be added to the aqueous dispersion of the prepolymer and vinyl monomer, or alternatively it can be present in the aqueous medium when the prepolymer and monomer are dispersed therein will.
Die Kettenverlängerung kann bei einer erhöhten, erniedrigten oder bei Raumtemperatur ausgeführt werden. Zweckmäßige Temperaturen sind beispielsweise von ungefähr 5 bis 95°C oder mehr, insbesondere von ungefähr 10 bis ungefähr 45°C. The chain extension can be carried out at elevated, reduced or at room temperature. Suitable temperatures are, for example, from about 5 to 95°C or more, in particular from about 10 to about 45°C.
Die verwendete Menge Kettenverlängerer sollte annähernd den freien NCO-Gruppen in Prepolymer Äquivalent sein, wobei das Verhältnis von aktiven Wasserstoffen in Kettenverlängerer zu NCO- Gruppen in Prepolymer vorzugsweise im Bereich von 0,7 bis 2,00: 1 liegt. Wenn Wasser als Kettenverlängerer verwendet wird, dann sind natürlich die Verhältnisse nicht anwendbar, da Wasser sowohl als Kettenverlängerer als auch als Dispergiermedium wirkt und in einem großen Überschuss im Verhältnis zu den freien NCO-Gruppen vorliegen wird. The amount of chain extender used should be approximately equivalent to the free NCO groups in prepolymer, with the ratio of active hydrogens in chain extender to NCO groups in prepolymer preferably being in the range of 0.7 to 2.00:1. Of course, if water is used as the chain extender then the ratios are not applicable since water acts both as a chain extender and as a dispersing medium and will be present in large excess relative to the free NCO groups.
Die Umwandlung von irgendwelchen Säuregruppen, die in Prepolymer anwesend sind, in anionische Gruppen kann dadurch erreicht werden, dass man die sauren Gruppen vor, nach oder gleichzeitig mit der Bildung der wässrigen Dispersion neutralisiert. Geeignete Neutralisierungsmittel sind z.B. tertiäre Amine, z.B. Triethylamin, 1-Ethylmorpholin, 1-Ethylpiperidin, Dimethylpropan-2-olamin Methyldiethanolamin, oder Triethanolamin. Conversion of any acidic groups present in the prepolymer to anionic groups can be accomplished by neutralizing the acidic groups before, after, or simultaneously with formation of the aqueous dispersion. Suitable neutralizing agents are, for example, tertiary amines, e.g., triethylamine, 1-ethylmorpholine, 1-ethylpiperidine, dimethylpropan-2-olamine, methyldiethanolamine, or triethanolamine.
Die Polymerisation des Vinylmonomers oder der Vinylmonomere zum dem mindestens einem weiteren alipathischen Polymerisat kann durch eines von zwei Verfahren ausgefuhrt werden. The polymerization of the vinyl monomer or monomers to form the at least one other aliphatic polymerizate can be carried out by either of two methods.
Beim ersten Verfahren wird weiteres Monomer (das gleiche oder ein anderes Vinylmonomer oder Vinylmonomergemisch) zugegeben, welches das Polyurethan gegebenenfalls quellen kann. Das Monomer kann dann unter Verwendung eines herkömmlichen radikalischen Initiatorsystems polymerisiert werden. Der Anteil des als Lösungsmittel für das Prepolymer verwendeten Monomers liegt üblicherweise zwischen 1,5 und 95 Gew.%, vorzugsweise zwischen 2,5 und 80 Gew.% und insbesondere zwischen 7 und 50 Gew.%, bezogen auf die gesamten Monomere. In the first method, further monomer (the same or a different vinyl monomer or mixture of vinyl monomers) is added, which can optionally swell the polyurethane. The monomer can then be polymerized using a conventional free radical initiator system. The proportion of the monomer used as a solvent for the prepolymer is usually between 1.5 and 95% by weight, preferably between 2.5 and 80% by weight and in particular between 7 and 50% by weight, based on the total monomers.
Beim zweiten Verfahren werden die Polymerisation des Vinylmonomerverdünnungsmittels und die Zufuhr des gleichen oder eines anderen Vinylmonomers oder Vinylmonomergemischs bis zur Beendigung fortgesetzt. Der als Lösungsmittel für das Prepolymer verwendete Monomeranteil kann so sein, wie dies beim ersten Verfahren angegeben wurde. Bei beiden Polymerisationsverfahren können diejenigen Vinylmonomere, die zugegeben und polymerisiert werden, verwendet werden, die oben genannt wurden. Funktionelle Monomere, wie z.B. Hydroxyalkylacrylate und -methacrylate, können ebenfalls zu diesem Zeitpunkt einverleibt werden, da die freien Isocyanatgruppen des Prepolymers mit dem Kettenverlängerer reagiert haben.In the second method, the polymerization of the vinyl monomer diluent and the feed of the same or a different vinyl monomer or mixture of vinyl monomers are continued to completion. The proportion of monomer used as a solvent for the prepolymer can be as indicated in the first method. In both polymerization methods, those vinyl monomers which are added and polymerized can be used as mentioned above. Functional monomers such as hydroxyalkyl acrylates and methacrylates can also be incorporated at this point since the free isocyanate groups of the prepolymer have reacted with the chain extender.
Geeignete radikalische Initiatoren sind Gemische, die sich zwischen der wässrigen und der organischen Phase verteilen, wie z.B. eine Kombination aus t-Butylhydroperoxid, Isoascorbinsäure und Fe-EDTA. Suitable free radical initiators are mixtures that partition between the aqueous and organic phases, such as a combination of t-butyl hydroperoxide, isoascorbic acid and Fe-EDTA.
Die durch das Verfahren hergestellten wässrigen Polymerdispersionen sind trotz der Abwesenheit von Emulgatoren lange Zeiten stabil. Gegebenenfalls können kleinere Mengen Lösungsmittel in die Dispersionen eingebaut sein. The aqueous polymer dispersions produced by the process are stable for long periods despite the absence of emulsifiers. If appropriate, smaller amounts of solvent can be incorporated into the dispersions.
Während oder im Anschluss an die Herstellung des mindestens einen aliphatischen Polyurethan- Polyhamstoffs werden gegebenenfalls oberflächenmodifizierte Nanopartikel eingebracht. Dies kann durch einfaches Einrühren der Partikel erfolgen. Denkbar ist jedoch auch der Einsatz erhöhter Dispergierenergie, wie beispielsweise durch Ultraschall, Strahldispergierung oder Hochgeschwindigkeitsrüher nach dem Rotor-Stator-Prinzip erfolgen kann. Bevorzugt ist einfaches mechanisches Einrühren. Surface-modified nanoparticles are optionally introduced during or after the production of the at least one aliphatic polyurethane-polyurea. This can be done by simply stirring in the particles. However, it is also conceivable to use increased dispersing energy, for example by means of ultrasound, jet dispersing or high-speed stirrers based on the rotor-stator principle. Simple mechanical stirring is preferred.
WO 2006/008120 Al offenbart eine wässrige Dispersion aus nanoskaligen Polymerpartikeln aus organischen Bindemitteln, wobei in diesen Nanopartikeln als hochdisperse Phase enthalten sind, weiterhin Wasser und/oder eine wässrige kolloidale Lösung eines Metalloxids als kontinuierliche Phase sowie gegebenenfalls Zusatzstoffe und Additive. Verwendung finden derartige wässrige Zusammensetzungen als Lackzusammensetzung zu Beschichtungszwecken. WO 2006/008120 A1 discloses an aqueous dispersion of nanoscale polymer particles made from organic binders, these nanoparticles being present as a highly disperse phase, water and/or an aqueous colloidal solution of a metal oxide as a continuous phase and optionally additives. Such aqueous compositions are used as paint compositions for coating purposes.
Für die in der Beschichtung vorliegenden anorganischen Nanopartikel kommen anorganische Oxide, Mischoxide, Hydroxide, Sulfate, Carbonate, Carbide, Boride und Nitride von Elementen der II bis IV Hauptgruppe und/oder Elemente der I bis VIII Nebengruppe des Periodensystems einschließlich der Lanthanide in Frage. Bevorzugte Partikel sind solche aus Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Ceroxid, Zirkonoxid, Nioboxid und Titanoxid, besonders bevorzugt sind hierbei Siliziumoxid- Nanopartikel. Inorganic oxides, mixed oxides, hydroxides, sulfates, carbonates, carbides, borides and nitrides of elements from main groups II to IV and/or elements from subgroups I to VIII of the periodic table, including the lanthanides, are suitable for the inorganic nanoparticles present in the coating. Preferred particles are those made of silicon oxide, aluminum oxide, cerium oxide, zirconium oxide, niobium oxide and titanium oxide, with silicon oxide nanoparticles being particularly preferred.
Die eingesetzten Partikel weisen mittlere Teilchengrößen von > 1 nm bis < 200 nm, bevorzugt von > 3 nm bis < 50 nm, besonders bevorzugt von > 5 nm bis < 7 nm auf. Die mittlere Teilchengröße kann vorzugsweise als Z-Mittelwert mittels dynamischer Lichtstreuung in Dispersion bestimmt werden. Unterhalb von 1 nm Partikelgröße erreichen die Nanopartikel die Größe der Polymerpartikel. Solch kleine Nanopartikel können dann zu einem Viskositätsanstieg der Beschichtung führen, welches nachteilig ist. Oberhalb von 200 nm Partikelgröße können die Partikel teilweise mit bloßem Auge wahrgenommen werden, was nicht erwünscht ist. Bevorzugt weisen > 75 %, besonders bevorzugt > 90 %, ganz besonders bevorzugt > 95 % aller eingesetzten Partikel die vorstehend definierten Größen auf. Mit zunehmendem Grobanteil in der Partikelgesamtheit werden die optischen Eigenschaften der Beschichtung schlechter, insbesondere kann eine Trübung auftreten. The particles used have average particle sizes from >1 nm to <200 nm, preferably from >3 nm to <50 nm, particularly preferably from >5 nm to <7 nm. The mean particle size can preferably be determined as a z-average value by means of dynamic light scattering in dispersion. Below 1 nm particle size, the nanoparticles reach the size of the polymer particles. Such small nanoparticles can then lead to an increase in the viscosity of the coating, which is disadvantageous. Above 200 nm particle size, some of the particles can be seen with the naked eye, which is undesirable. Preferably >75%, particularly preferably >90%, very particularly preferably >95% of all the particles used have the sizes defined above. The optical properties of the coating deteriorate with an increasing coarse fraction in the total particle population, and clouding can occur in particular.
Das Partikel können so ausgewählt werden, dass der Brechungsindex ihres Materials dem Brechungsindex der ausgehärteten strahlungshärtbaren Beschichtung entspricht. Dann weist die Beschichtung transparente optische Eigenschaften auf. Vorteilhaft ist beispielsweise ein Brechungsindex im Bereich von > 1,35 bis < 1,45. The particles can be selected so that the index of refraction of their material matches the index of refraction of the cured radiation-curable coating. Then the coating has transparent optical properties. A refractive index in the range from >1.35 to <1.45 is advantageous, for example.
Die nichtflüchtigen Anteile der physikalisch trocknenden Schicht können beispielsweise die nachfolgenden Mengenanteile ausmachen. Die Nanopartikel können in Mengen von > 1 Gewichts- % bis < 60 Gewichts-%, bevorzugt > 5 Gewichts-% bis < 50 Gewichts-% und insbesondere von > 10 Gewichts-% bis < 40 Gewichts-% zugegen sein. Die im Beschichtungsmittel enthaltenen Polyurethan- und Polyacrylat- Anteile können dann die Differenz zu 100 Gewichts-% ausmachen. Generell gilt die Vorgabe, dass die Summe der einzelnen Gewichtsanteile < 100 Gewichts-% beträgt.The non-volatile components of the physically drying layer can, for example, make up the following proportions. The nanoparticles can be present in amounts of >1% by weight to <60% by weight, preferably >5% by weight to <50% by weight and in particular from >10% by weight to <40% by weight. The polyurethane and polyacrylate components contained in the coating agent can then make up the difference to 100% by weight. In general, the specification applies that the sum of the individual parts by weight is < 100% by weight.
Die Partikel können prinzipiell sowohl in Pulverform als auch in Form von kolloiden Suspensionen oder Dispersionen in geeigneten Lösungsmitteln eingesetzt werden. Die anorganischen Nanopartikel werden bevorzugt in kolloid disperser Form in organischen Lösungsmitteln (Organosole) oder besonders bevorzugt in Wasser eingesetzt. In principle, the particles can be used either in powder form or in the form of colloidal suspensions or dispersions in suitable solvents. The inorganic nanoparticles are preferably used in colloidally disperse form in organic solvents (organosols) or particularly preferably in water.
Für die Organosole geeignete Lösemittel sind Methanol, Ethanol, i-Propanol, Aceton, 2-Butanon, Methyl -isobutylketon, Butylacetat, Ethylacetat, l-Methoxy-2-propylacetat, Toluol, Xylol, 1,4- Dioxan, Diacetonalkohol, Ethylenglykol-n-propylether oder beliebige Gemische solcher Lösungsmittel. Geeignete Organosole weisen einen Feststoffgehalt von > 10 Gewichts-% bis < 60 Gewichts-%, bevorzugt > 15 Gewichts-% bis < 50 Gewichts-% auf. Geeignete Organosole sind beispielsweise Siliziumdioxid-Organosole, wie sie zum Beispiel unter den Handelsnamen Organosilicasol® und Suncolloid® (Nissan Chem. Am. Corp.) oder unter der Bezeichnung Highlink®NanO G (Clariant GmbH) erhältlich sind. Solvents suitable for the organosols are methanol, ethanol, i-propanol, acetone, 2-butanone, methyl isobutyl ketone, butyl acetate, ethyl acetate, 1-methoxy-2-propyl acetate, toluene, xylene, 1,4-dioxane, diacetone alcohol, ethylene glycol n-propyl ether or any mixture of such solvents. Suitable organosols have a solids content of >10% by weight to <60% by weight, preferably >15% by weight to <50% by weight. Suitable organosols are, for example, silicon dioxide organosols, as are available, for example, under the trade names Organosilicasol® and Suncolloid® (Nissan Chem. Am. Corp.) or under the name Highlink® NanO G (Clariant GmbH).
Soweit die Nanopartikel in organischen Lösemitteln (Organosole) zum Einsatz kommen, werden diese mit den Polyurethanen, während deren Herstellung vor deren Dispergierung mit Wasser vermischt. Die resultierenden Mischungen werden anschließend durch Zusatz von Wasser oder durch Überführung in Wasser dispergiert. Das organische Lösemittel des Organosols kann nach Bedarf vor oder nach der Dispergierung mit Wasser, vorzugsweise im Anschluss an die Dispergierung, mit Wasser destillativ entfernt werden. If the nanoparticles are used in organic solvents (organosols), they are mixed with the polyurethanes during their production before they are dispersed with water. The resulting mixtures are then dispersed by adding water or by transferring them to water. The organic solvent of the organosol can, if required, be removed by distillation with water before or after the dispersing with water, preferably after the dispersing.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung werden weiterhin bevorzugt anorganische Partikel in Form ihrer wässrigen Zubereitungen verwendet. Besonders bevorzugt ist der Einsatz anorganischer Partikel in Form wässriger Zubereitungen oberflächenmodifizierter, anorganischer Nanopartikel. Diese können beispielsweise vor oder gleichzeitig mit der Einarbeitung in das silanmodifizierte, polymere organische Bindemittel oder eine wässrige Dispersion des silanmodifizierten, polymeren organischen Bindemittels durch Silanisierung modifiziert werden. For the purposes of the present invention, preference is also given to using inorganic particles in the form of their aqueous preparations. The use of inorganic is particularly preferred Particles in the form of aqueous preparations of surface-modified, inorganic nanoparticles. These can be modified by silanization, for example, before or at the same time as they are incorporated into the silane-modified, polymeric organic binder or an aqueous dispersion of the silane-modified, polymeric organic binder.
Bevorzugte wässrige, kommerzielle Nanopartikel-Dispersionen sind unter der Bezeichnung Levasil® (Nouryon / Carlyle Group) erhältlich. Preferred aqueous, commercial nanoparticle dispersions are available under the name Levasil® (Nouryon/Carlyle Group).
Soweit die Nanopartikel in wässriger Form zum Einsatz kommen, werden diese den wässrigen Dispersionen der Polyurethane zugesetzt. In einer weiteren Ausführungsform wird bei der Herstellung der Polyurethandispersionen anstelle von Wasser die bevorzugt weiter mit Wasser verdünnte wässrige Nanopartikel-Dispersion verwendet. If the nanoparticles are used in aqueous form, they are added to the aqueous dispersions of the polyurethanes. In a further embodiment, the aqueous nanoparticle dispersion, which is preferably further diluted with water, is used in the preparation of the polyurethane dispersions instead of water.
Als organisches (Co-)Lösungsmittel B2) eignen sich beispielsweise Butylglykol, Propylenglykol, Propylenglykolmono-n-butylether, oder Diethylenglykolmonoethylether. Examples of suitable organic (co)solvents B2) are butyl glycol, propylene glycol, propylene glycol mono-n-butyl ether, or diethylene glycol monoethyl ether.
Additive und Herstellung der Zusammensetzung (ZA) und der Zusammensetzung (ZB)Additives and production of the composition (ZA) and the composition (ZB)
Sowohl die Zusammensetzung (ZA) der Deckschicht und die Zusammensetzung (ZB) der Haftvermittlerschicht können optional ein oder mehrere weitere Lackadditive enthalten. Solche Lackadditive können beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe enthaltend Stabilisatoren, Verlaufsmittel, Verdicker, Oberflächenadditive, Pigmente, Farbstoffe, anorganische Nanopartikel, Haftvermittler, UV-Absorber, IR- Absorber, Mattierer, Brechungsindex-Modifizierer, bevorzugt aus der Gruppe enthaltend Stabilisatoren, Verlaufsmittel, Oberflächenadditive und anorganische Nanopartikel. Die Zusammensetzung (ZA) und die Zusammensetzung (ZB) gemäß der vorliegenden Erfindung können in bevorzugten Ausführungsformen zusätzlich zu den 100 Gew.-% der Nicht- Lösemittelanteile 0 bis 35 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 30 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,1 bis 20 Gew.-% wenigstens eines weiteren Lackadditivs enthalten. Bevorzugt beträgt der Gesamtanteil aller in der Lackzusammensetzung enthaltenen Lackadditive 0 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 10 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-%. Both the composition (ZA) of the topcoat and the composition (ZB) of the adhesion promoter layer can optionally contain one or more further paint additives. Such paint additives can be selected, for example, from the group containing stabilizers, leveling agents, thickeners, surface additives, pigments, dyes, inorganic nanoparticles, adhesion promoters, UV absorbers, IR absorbers, matting agents, refractive index modifiers, preferably from the group containing stabilizers, leveling agents, Surface additives and inorganic nanoparticles. In preferred embodiments, the composition (ZA) and the composition (ZB) according to the present invention can contain, in addition to the 100% by weight of the non-solvent fractions, 0 to 35% by weight, particularly preferably 0 to 30% by weight particularly preferably 0.1 to 20% by weight of at least one further paint additive. The total proportion of all paint additives present in the paint composition is preferably from 0 to 20% by weight, particularly preferably from 0 to 10% by weight, very particularly preferably from 0.1 to 10% by weight.
Die Lacke können zudem, wie zuvor bereits für die Zusammensetzung (ZB) ausfuhrt, anorganische Nanopartikel zur Erhöhung der mechanischen Beständigkeit, wie z.B. Kratzfestigkeit und/oder Bleistifthärte enthalten. As already explained above for the composition (ZB), the paints can also contain inorganic nanoparticles to increase the mechanical resistance, such as scratch resistance and/or pencil hardness.
Als Nanopartikel kommen anorganische Oxide, Mischoxide, Hydroxide, Sulfate, Carbonate, Carbide, Boride und Nitride von Elementen der II bis IV Hauptgruppe und/oder Elementen der I bis VIII Nebengruppe des Periodensystems einschließlich der Lanthanide in Frage. Bevorzugte Nanopartikel sind Siliziumoxid-, Aluminiumoxid-, Ceroxid-, Zirkonoxid-, Nioboxid-, Zinkoxid- oder Titanoxid-Nanopartikel, besonders bevorzugt sind Siliziumoxid-Nanopartikel. Die eingesetzten Partikel weisen vorzugsweise mittlere Partikelgrößen (gemessen mittels dynamischer Lichtstreuung in Dispersion bestimmt als Z-Mittelwert) kleiner 200 nm, bevorzugt von 5 bis 100 nm, besonders bevorzugt 5 bis 50 nm auf. Bevorzugt weisen wenigstens 75%, besonders bevorzugt wenigstens 90 %, ganz besonders bevorzugt wenigstens 95% aller eingesetzten Nanopartikel die vorstehend definierten Größen auf. Inorganic oxides, mixed oxides, hydroxides, sulfates, carbonates, carbides, borides and nitrides of elements from main groups II to IV and/or elements from subgroups I to VIII of the periodic table, including the lanthanides, are suitable as nanoparticles. Preferred nanoparticles are silicon oxide, aluminum oxide, cerium oxide, zirconium oxide, niobium oxide, zinc oxide or titanium oxide nanoparticles, with silicon oxide nanoparticles being particularly preferred. The particles used preferably have average particle sizes (measured by dynamic light scattering in dispersion, determined as the z-average value) of less than 200 nm, preferably from 5 to 100 nm, particularly preferably from 5 to 50 nm. Preferably at least 75%, particularly preferably at least 90%, very particularly preferably at least 95% of all nanoparticles used have the sizes defined above.
Sowohl die Zusammensetzung (ZA) und die Zusammensetzung (ZB) können auf einfache Weise hergestellt werden. Im Falle der Zusammensetzung (ZB) werden die Komponenten unter Einhaltung der gängigen Arbeitsvorschriften miteinander bei Raumtemperatur vermischt und dadurch homogenisiert. Bei der Herstellung des Zusammensetzung (ZA) wird das thermoplastische Polymer in dem Lösemittel bei Raumtemperatur oder bei erhöhten Temperaturen zunächst komplett gelöst. Dann werden der bis auf Raumtemperatur abgekühlten Lösung die anderen obligatorischen und gegebenenfalls die optionalen Komponenten entweder in Abwesenheit von Lösungsmittel(n) zusammen gegeben und durch Rühren miteinander vermischt, oder in Anwesenheit von Lösungsmittel(n) beispielsweise in das oder die Lösungsmittel gegeben und ebenfalls durch Rühren miteinander vermischt. Bevorzugt wird zuerst der Fotoinitiator in dem oder den Lösungsmitteln gelöst und anschließend die weiteren Komponenten hinzugegeben. Gegebenenfalls erfolgt anschließend noch eine Reinigung mittels Filtration, vorzugsweise mittels Feinfiltration. Both the composition (ZA) and the composition (ZB) can be produced in a simple manner. In the case of the composition (ZB), the components are mixed with one another at room temperature in compliance with the usual working instructions and are thereby homogenized. In the preparation of the composition (ZA), the thermoplastic polymer is first completely dissolved in the solvent at room temperature or at elevated temperatures. The other obligatory and optionally the optional components are then added to the solution, which has been cooled to room temperature, either in the absence of solvent(s) and mixed together by stirring, or in the presence of solvent(s), for example in the solvent(s) and also through Stir mixed together. The photoinitiator is preferably first dissolved in the solvent or solvents and then the other components are added. Optionally, a further purification by means of filtration, preferably by means of fine filtration, then takes place.
Thermoplastische Polymerschicht C Thermoplastic polymer layer C
Als thermoplastische Polymerschicht C werden Polymere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylat, Poly(meth)acrylat, Polysulfon, Polyurethan, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Polyester, Polyamid, Polycarbonat und deren Copolymeren, Blends und Coextrudaten eingesetzt. Polymers selected from the group consisting of polyacrylate, poly(meth)acrylate, polysulfone, polyurethane, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), polyester, polyamide, polycarbonate and their copolymers, blends and coextrudates are used as thermoplastic polymer layer C.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus, des erfindungsgemäßen Kit-of-part und / oder des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die thermoplastische Polymerschicht C ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylat, Poly- (meth)acrylat, Polyurethan, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Polyester, Polyamide, Polycarbonat-Polyester- und Polycarbonat-(Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer)-Blends und deren Poly(meth)acrylat-Coextrudate, Polycarbonat und coextrudiertes Polycarbonat mit einer Poly- (meth)acrylat -Deckschicht, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylat, Poly(meth)acrylat, Polycarbonat-Polyester- und Polycarbonat-(Acrylnitril-Butadien-Styrol- Copolymer)-Blends und deren Poly(meth)acrylat-Coextrudate, Polycarbonat und coextrudiertes Polycarbonat mit einer Poly(meth)acrylat -Deckschicht, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polycarbonat-Polyester- und Polycarbonat-(Acrylnitril-Butadien-Styrol- Copolymer)-Blends und deren Poly(meth)acrylat-Coextrudate, Polycarbonat und coextrudiertes Polycarbonat mit einer Poly(meth)acrylat -Deckschicht. Geeignete Thermoplasten sind beispielsweise Polyacrylate, Poly(meth)acrylate (z.B. PMMA; z.B. Plexiglas® von der Fa. Röhm), Cycloolefin-Copolymere (COC; z.B. Topas® von der Fa. Topas Advanced Polymersoder Apel® von der Fa. Mitsui Chemicals, Inc.), Polysulfone (Ultrason® von BASF SE oder Udel® von der Fa. Solvay), Polyester, wie z.B. PET oder PEN, Acrylnitril -Butadien- Styrol-Copolymer (ABS, Terlux® von der Fa. Ineos Styrolution), Polycarbonat (PC), Polycarbonat/Polyester-Blends, z.B. PC/PET, Polycarbonat/Polycyclohexyl- methanolcyclohexandicarboxylat (PCCD), Polycarbonat/PBT und Mischungen daraus. In a preferred embodiment of the layer structure according to the invention, the kit-of-part according to the invention and/or the method according to the invention, the thermoplastic polymer layer C is selected from the group consisting of polyacrylate, poly(meth)acrylate, polyurethane, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), polyester, polyamides, polycarbonate-polyester and polycarbonate (acrylonitrile butadiene styrene copolymer) blends and their poly(meth)acrylate coextrudates, polycarbonate and coextruded polycarbonate with a poly(meth)acrylate top layer , Preferably selected from the group consisting of polyacrylate, poly (meth) acrylate, polycarbonate-polyester and polycarbonate (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) blends and their poly (meth) acrylate coextrudates, polycarbonate and coextruded polycarbonate with a Poly(meth)acrylate top layer, particularly preferably selected from the group consisting of polycarbonate-polyester and polycarbonate-(acrylonitrile-butadiene-styrene) Copolymer) blends and their poly(meth)acrylate coextrudates, polycarbonate and coextruded polycarbonate with a poly(meth)acrylate top layer. Examples of suitable thermoplastics are polyacrylates, poly(meth)acrylates (e.g. PMMA; e.g. Plexiglas® from Röhm), cycloolefin copolymers (COC; e.g. Topas® from Topas Advanced Polymers or Apel® from Mitsui Chemicals, Inc.), polysulfones (Ultrason® from BASF SE or Udel® from Solvay), polyesters such as PET or PEN, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS, Terlux® from Ineos Styrolution), polycarbonate (PC), polycarbonate/polyester blends, for example PC/PET, polycarbonate/polycyclohexyl methanolcyclohexanedicarboxylate (PCCD), polycarbonate/PBT and mixtures thereof.
Bevorzugt werden Polycarbonate oder Copolycarbonate und deren Blends eingesetzt, und insbesondere werden sie bevorzugt in Form einer Folie eingesetzt. Polycarbonates or copolycarbonates and their blends are preferably used, and in particular they are preferably used in the form of a film.
Besonders bevorzugt werden Polycarbonat-, Copoly carbonat- bzw. Polycarbonat-Blend- oder Copolycarbonat-Blend-Folien mit einer co-extrudierten Schicht von Poly(meth)acrylat eingesetzt.Particular preference is given to using polycarbonate, copolycarbonate or polycarbonate blend or copolycarbonate blend films with a coextruded layer of poly(meth)acrylate.
Geeignete Polycarbonate fur die Herstellung der erfindungsgemäß als thermoplastische Polymerschicht C einzusetzenden Kunststoffzusammensetzung sind alle bekannten Polycarbonate. Dies sind Homopolycarbonate, Copolycarbonate und thermoplastische Polyestercarbonate. Die geeigneten Polycarbonate haben bevorzugt mittlere Molekulargewichte „ von 18.000 bis 40.000, vorzugsweise von 26.000 bis 36.000 und insbesondere von 28.000 bis 35.000, ermittelt durch Messung der relativen Lösungsviskosität in Dichlormethan oder in Mischungen gleicher Gewichtsmengen Phenol/o-Dichlorbenzol geeicht durch Lichtstreuung. Suitable polycarbonates for the production of the plastic composition to be used according to the invention as the thermoplastic polymer layer C are all known polycarbonates. These are homopolycarbonates, copolycarbonates and thermoplastic polyester carbonates. The suitable polycarbonates preferably have average molecular weights from 18,000 to 40,000, preferably from 26,000 to 36,000 and in particular from 28,000 to 35,000, determined by measuring the relative solution viscosity in dichloromethane or in mixtures of equal weight amounts of phenol/o-dichlorobenzene, calibrated by light scattering.
Die Herstellung der Polycarbonate erfolgt vorzugsweise nach dem Phasengrenzflächenverfahren oder dem Schmelze-Umesterungsverfahren, welche mannigfaltig in der Literatur beschrieben werden. Zum Phasengrenzflächenverfahren sei beispielhaft auf H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Polymer Reviews, Vol. 9, Interscience Publishers, New York 1964 S. 33 ff, auf Polymer Reviews, Vol. 10, „Condensation Polymers by Interfacial and Solution Methods“, Paul W. Morgan, Interscience Publishers, New York 1965, Kap. VIII, S. 325, auf Dres. U. Grigo, K. Kircher und P. R- Müller "Polycarbonate" in Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, Band 3/1, Polycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester, Carl Hanser Verlag München, Wien 1992, S. 118-145 sowie auf EP -A 0 517 044 verwiesen. Das Schmelze-Umesterungsverfahren ist beispielsweise in der Encyclopedia of Polymer Science, Vol. 10 (1969), Chemistry and Physics of Polycarbonates, Polymer Reviews, H. Schnell, Vol. 9, John Wiley and Sons, Inc. (1964) sowie in den Patentschriften DE-B 10 31 512 und US-B 6 228 973 beschrieben. The polycarbonates are preferably produced by the phase interface process or the melt transesterification process, which are widely described in the literature. For example on the phase interface method, see H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Polymer Reviews, Vol. 9, Interscience Publishers, New York 1964 p. 33 ff, Polymer Reviews, Vol. 10, “Condensation Polymers by Interfacial and Solution Methods” , Paul W. Morgan, Interscience Publishers, New York 1965, chap. VIII, p. 325, on Drs. U. Grigo, K. Kircher and P. R- Müller "Polycarbonate" in Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, volume 3/1, polycarbonates, polyacetals, polyesters, cellulose esters, Carl Hanser Verlag Munich, Vienna 1992, pp. 118-145 and to EP-A 0 517 044. The melt transesterification process is described, for example, in Encyclopedia of Polymer Science, Vol. 10 (1969), Chemistry and Physics of Polycarbonates, Polymer Reviews, H. Schnell, Vol. 9, John Wiley and Sons, Inc. (1964) and in Patent specifications DE-B 10 31 512 and US-B 6 228 973 are described.
Die Polycarbonate werden aus Reaktionen von Bisphenolverbindungen mit Kohlensäureverbindungen, insbesondere Phosgen oder beim Schmelzeumesterungsprozess Diphenylcarbonat bzw. Dimethylcarbonat, erhalten. Hierbei sind Homopolycarbonate auf Basis Bisphenol-A und Copolycarbonate auf der Basis der Monomere Bisphenol-A und l,l-Bis-(4- hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan besonders bevorzugt. Weitere Bisphenolverbindungen, die sich für die Polycarbonatsynthese einsetzen lassen, sind unter anderem offenbart in WO-A 2008037364, EP-A 1 582 549, WO-A 2002026862, WO-A 2005113639. The polycarbonates are obtained from reactions of bisphenol compounds with carbonic acid compounds, in particular phosgene or, in the melt transesterification process, diphenyl carbonate or dimethyl carbonate. Here homopolycarbonates based on bisphenol-A and copolycarbonates based on the monomers bisphenol-A and l,l-bis-(4- hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexane is particularly preferred. Other bisphenol compounds that can be used for polycarbonate synthesis are disclosed, inter alia, in WO-A 2008037364, EP-A 1 582 549, WO-A 2002026862, WO-A 2005113639.
Die Polycarbonate können linear oder verzweigt sein. Es können auch Mischungen aus verzweigten und unverzweigten Polycarbonaten eingesetzt werden. The polycarbonates can be linear or branched. Mixtures of branched and unbranched polycarbonates can also be used.
Geeignete Verzweiger fur Polycarbonate sind aus der Literatur bekannt und beispielsweise beschrieben in den Patentschriften US-B 4 185 009, DE-A 25 00 092, DE-A 42 40 313, DE-A 19 943 642, US-B 5 367 044 sowie in hierin zitierter Literatur. Darüber hinaus können die verwendeten Polycarbonate auch intrinsisch verzweigt sein, wobei hier kein Verzweiger im Rahmen der Polycarbonatherstellung zugegeben wird. Ein Beispiel für intrinsische Verzweigungen sind so genannte Fries-Strukturen, wie sie für Schmelzepolycarbonate in der EP-A 1 506 249 offenbart sind.Suitable branching agents for polycarbonates are known from the literature and are described, for example, in US Pat in literature cited herein. In addition, the polycarbonates used can also be intrinsically branched, in which case no branching agent is added during the production of the polycarbonate. An example of intrinsic branches are so-called Fries structures, as disclosed for melt polycarbonates in EP-A 1 506 249.
Zudem können bei der Polycarbonat-Herstellung Kettenabbrecher eingesetzt werden. Als Kettenabbrecher werden bevorzugt Phenole wie Phenol, Alkylphenole wie Kresol und 4-tert.- Butylphenol, Chlorphenol, Bromphenol, Cumylphenol oder deren Mischungen verwendet. In addition, chain breakers can be used in polycarbonate production. Preferred chain terminators are phenols such as phenol, alkylphenols such as cresol and 4-tert-butylphenol, chlorophenol, bromophenol, cumylphenol or mixtures thereof.
Die Kunststoffzusammensetzung(en) der thermoplastische Polymerschicht C bzw. der thermoplastischen Polymerschichten C können zusätzlich Additive, wie beispielsweise UV- Absorber, IR-Absorber sowie andere übliche Verarbeitungshilfsmittel, insbesondere Entformungsmittel und Fließmittel, sowie die üblichen Stabilisatoren, insbesondere Thermostabilisatoren sowie Antistatika, Pigmente, Farbmittel und optische Aufheller enthalten. In jeder thermoplastische Polymerschicht C können dabei unterschiedliche Additive bzw. Konzentrationen von Additiven vorhanden sein. The plastic composition(s) of the thermoplastic polymer layer C or the thermoplastic polymer layers C can also contain additives, such as UV absorbers, IR absorbers and other customary processing aids, in particular mold release agents and flow aids, and the customary stabilizers, in particular thermal stabilizers and antistatic agents, pigments, Colorants and optical brighteners included. Different additives or concentrations of additives can be present in each thermoplastic polymer layer C.
Die thermoplastische Polymerschicht C wird bevorzugt in einer Dicke von > 10 pm bis < 1500 pm, mehr bevorzugt von > 50 pm bis < 1000 pm und besonders bevorzugt von > 200 pm bis < 500 pm verwendet. Zusätzlich kann das Material der Folie Additive und/oder Prozesshilfsmittel zur Folienherstellung enthalten, wie zum Beispiel Stabilisatoren, Lichtschutzmittel, Weichmacher, Füllstoffe wie Fasern und Farbstoffe enthalten. Die zur Beschichtung vorgesehene sowie die andere Seite der Folie kann glatt sein oder eine Oberflächenstruktur aufweisen, wobei eine glatte Oberfläche der zu beschichtenden Seite bevorzugt ist. The thermoplastic polymer layer C is preferably used in a thickness of >10 μm to <1500 μm, more preferably from >50 μm to <1000 μm and particularly preferably from >200 μm to <500 μm. In addition, the material of the film can contain additives and/or processing aids for film production, such as stabilizers, light stabilizers, plasticizers, fillers such as fibers and dyes. The side of the film intended for coating and the other side of the film can be smooth or have a surface structure, with a smooth surface of the side to be coated being preferred.
In einer Ausführungsform ist die thermoplastische Polymerschicht C mit einer Dicke von > 10 pm bis < 1500 pm. Hierunter ist ebenfalls eine Polycarbonatfolie mit den vorgenannten Additiven und/oder Prozesshilfsmitteln eingeschlossen. Die Dicke der Folie kann auch > 50 pm bis < 1000 pm oder > 200 pm bis < 500 pm betragen. In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform ist die thermoplastische Polymerschicht C eine Polycarbonatfolie mit mindestens von einer Seite coextrudierten PMMA-Schicht, deren Dicke im Bereich von > 10 pm und < 100 pm, bevorzugt im Bereich von > 15 pm und < 60 pm hegt. In one embodiment, the thermoplastic polymer layer C has a thickness of >10 μm to <1500 μm. This also includes a polycarbonate film with the aforementioned additives and/or processing aids. The thickness of the foil can also be >50 μm to <1000 μm or >200 μm to <500 μm. In a further preferred embodiment, the thermoplastic polymer layer C is a polycarbonate film with a PMMA layer coextruded on at least one side, the thickness of which is in the range of >10 μm and <100 μm, preferably in the range of >15 μm and <60 μm.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Film-Insert-Molding-Verfahren zur Herstellung eines Formteils, umfassend die Schritte: Another subject of the present invention is a film insert molding method for producing a molded part, comprising the steps:
(i) Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Schichtaufbaus, und (i) providing a layer structure according to the invention, and
(ii) Hinterschichten des Schichtaufbaus auf der unbeschichteten Außenseite der thermoplastischen Polymerschicht C mit einem thermoplastischen Polymer. (ii) back layers of the layer structure on the uncoated outside of the thermoplastic polymer layer C with a thermoplastic polymer.
Film insert molding im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, in dem der erfindungsgemäße Schichtaufbau beispielsweise thermisch dreidimensional verformt wird, und danach der Schichtaufbau mit dem thermoplastischen Polymer auf der folienabgewandten Seite hinterschichtet bzw. hinterspritzt wird. Das Beschichten kann dabei bereits einen Trocknungsvorgang umfassen. Vorzugsweise wird vor dem Hinterschichtungsvorgang die Beschichtung auf der Oberfläche des Schichtaufbau mittels aktinischer Strahlung, vorzugsweise UV- Strahlung, gehärtet. Film insert molding in the context of the present invention is a process in which the layer structure according to the invention is three-dimensionally deformed, for example thermally, and then the layer structure is back-coated or back-injected with the thermoplastic polymer on the side facing away from the film. The coating can already include a drying process. Before the backcoating operation, the coating on the surface of the layer structure is preferably cured by means of actinic radiation, preferably UV radiation.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Hinterschichten in Schritt (ii) mittels Extrusion oder Spritzguss, vorzugsweise mit einer Polycarbonatschmelze . In a preferred embodiment of the method according to the invention, the rear layering in step (ii) takes place by means of extrusion or injection molding, preferably with a polycarbonate melt.
Bevorzugt wurde der erfindungsgemäße Schichtaufbau vor der Bereitstellung in Schritt (i) durch ein mehrstufiges Verfahren umfassend die folgenden Schritte hergestellt: The layer structure according to the invention was preferably produced before being provided in step (i) by a multi-stage process comprising the following steps:
(a) Bereitstellen einer thermoplastische Polymerschicht C; (a) providing a thermoplastic polymer layer C;
(b) Beschichten der thermoplastische Polymerschicht C mit der Zusammensetzung (ZB) unter Ausbildung einer Haftvermittlerschicht B; (b) coating the thermoplastic polymer layer C with the composition (ZB) to form an adhesion promoter layer B;
(c) Trockenen der Haftvermittlerschicht B des Schichtaufbaus B-C; (c) drying of the adhesion promoter layer B of the layer structure B-C;
(d) Beschichten des Schichtaufbaus B-C auf der Seite der Haftvermittlerschicht mit der Zusammensetzung (ZA) unter Ausbildung einer Deckschicht A; (d) coating the layer structure B-C on the side of the adhesion promoter layer with the composition (ZA) to form a top layer A;
(e) Trockenen der Deckschicht A des Schichtaufbaus A-B-C; (e) drying the top layer A of the layer construction A-B-C;
(f) gegebenenfalls Zurechtschneiden, Dekaschieren, Bedrucken und/oder thermisches oder mechanisches Verformen des Schichtaufbaus A-B-C; und (g) Beaufschlagen des Schichtaufbaus mit aktinischer Strahlung zur Härtung der Deckschicht A.(f) optionally cutting, delaminating, printing and/or thermally or mechanically deforming the layered structure ABC; and (g) subjecting the layer structure to actinic radiation to cure top layer A.
Das Beschichten mit den Zusammensetzungen (ZA) und (ZB) als Beschichtungsmittel kann dabei nach den gängigen Verfahren der Beschichtung von Substraten insbesondere Folien mit flüssigen Beschichtungsmitteln erfolgen, wie beispielsweise durch Rakeln, Spritzen, Gießen, Fluten, Tauchen, Sprühen, Aufwalzen oder Aufschleudem. Das Flutverfahren kann manuell mit Schlauch oder geeignetem Beschichtungskopf oder automatisch im Durchlauf über Flutlackierroboter- und gegebenenfalls Schlitzdüsen erfolgen. Bevorzugt wird eine Auftragung des Beschichtungsmittels über eine Übertragung Rolle auf Rolle. Die Oberfläche des zu beschichtenden Substrats (thermoplastische Polymerschicht C) kann dabei durch Reinigung oder Aktivierung vorbehandelt sein. Coating with the compositions (ZA) and (ZB) as coating materials can be carried out by the usual processes for coating substrates, in particular films, with liquid coating materials, such as knife coating, spraying, pouring, flooding, dipping, spraying, rolling or spin coating. The flow coating process can be carried out manually with a hose or a suitable coating head or automatically in a continuous flow using flow coating robots and, if necessary, slot nozzles. Preference is given to applying the coating agent by means of a roll-to-roll transfer. The surface of the substrate to be coated (thermoplastic polymer layer C) can be pretreated by cleaning or activation.
Das Trocknen schließt sich an die Applikation des Beschichtungsmittels an. Hierzu wird insbesondere mit erhöhten Temperaturen in Öfen und mit bewegter und gegebenenfalls auch entfeuchteter Luft wie beispielsweise in Konvektionsöfen oder mittels Düsentrocknem sowie Wärmestrahlung wie IR und/oder NIR gearbeitet. Weiterhin können Mikrowellen zum Einsatz kommen. Es ist möglich und vorteilhaft, mehrere dieser Trocknungsverfahren zu kombinieren. Das Trocknen der Beschichtung im Schritten (c und e) umfasst bevorzugt das Ablüften bei Raumtemperatur und/oder erhöhter Temperatur, wie vorzugsweise bei 20 - 200 °C, besonders bevorzugt bei 40 - 120 °C. Nach dem Trocknen der Beschichtung ist diese blockfest, so dass die beschichtete thermoplastische Polymerschicht C, insbesondere die beschichtete Folie kaschiert, bedruckt, und/oder thermisch verformt werden kann. Insbesondere das Verformen ist dabei bevorzugt, da hier schon durch das Verformen einer beschichteten Folie die Form für ein im Film Insert Molding-Verfahren hergestelltes, dreidimensionales Kunststoffteil vorgegeben werden kann.Drying follows the application of the coating agent. For this purpose, work is carried out in particular with elevated temperatures in ovens and with moving and optionally also dehumidified air such as, for example, in convection ovens or by means of jet dryers and thermal radiation such as IR and/or NIR. Furthermore, microwaves can be used. It is possible and advantageous to combine several of these drying processes. The drying of the coating in steps (c and e) preferably comprises flashing off at room temperature and/or elevated temperature, such as preferably at 20-200° C., particularly preferably at 40-120° C. After the coating has dried, it is block-resistant, so that the coated thermoplastic polymer layer C, in particular the coated film, can be laminated, printed and/or thermally deformed. In particular, shaping is preferred, since the shape for a three-dimensional plastic part produced using the film insert molding process can be predetermined simply by shaping a coated film.
Vorteilhafterweise werden die Bedingungen für die Trocknung so gewählt, dass durch die erhöhte Temperatur und/oder die Wärmestrahlung keine Polymerisation (Vernetzung) des mindestens einen UV-härtbaren Monomers und / oder mindestens einen UV-härtbaren Oligomers der Decklackschicht A ausgelöst wird, da dies für die Verformbarkeit der beschichteten Folie von Nachteil wäre. Andererseits sollten auch keine UV-härtbaren Monomere und / oder UV-härtbaren Oligomere zusammen mit dem Lösemittel bei der Trocknung entfernt werden, da dies die erwünschte UV- Härtung beeinträchtigen kann. Weiterhin ist die maximal erreichte Temperatur zweckmäßigerweise so niedrig zu wählen, dass sich die Folie nicht unkontrolliert verformt. Advantageously, the conditions for the drying are chosen such that the elevated temperature and/or the thermal radiation does not trigger any polymerization (crosslinking) of the at least one UV-curable monomer and/or at least one UV-curable oligomer of the topcoat layer A, since this is the deformability of the coated film would be disadvantageous. On the other hand, no UV-curable monomers and/or UV-curable oligomers should be removed together with the solvent during drying, since this can impair the desired UV curing. Furthermore, the maximum temperature reached should be selected so low that the film does not deform in an uncontrolled manner.
Nach dem Trocknungs-ZHärtungsschritt kann die beschichtete thermoplastische Polymerschicht C, insbesondere die beschichtete Folie, gegebenenfalls nach Kaschierung mit einer Schutzfolie auf der Beschichtung, aufgerollt werden. Das Aufrollen kann geschehen, ohne dass es zum Verkleben der Beschichtung mit der Rückseite des Schichtaufbaus oder der Kaschierfolie kommt. Es ist aber auch möglich, den Schichtaufbau zuzuschneiden und die Zuschnitte einzeln oder als Stapel der Weiterverarbeitung zuzufuhren. After the drying/curing step, the coated thermoplastic polymer layer C, in particular the coated film, can be rolled up, optionally after lamination with a protective film on the coating. The rolling up can take place without the coating sticking to the back of the layer structure or the laminating film. It is also possible to cut the layer structure to size and feed the cuts individually or as a stack for further processing.
Unter Härtung mit aktinischer Strahlung versteht man die radikalische Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen mittels Initiatorradikalen, die durch Bestrahlung mit aktinischer Strahlung beispielsweise aus den vorstehend beschriebenen Fotoinitiatoren freigesetzt werden. Das mindestens eine UV-härtbare Monomer und / oder das mindestens eine UV-härtbare Oligomer A2) der Zusammensetzung (ZA) enthalten ethylenisch ungesättigten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen. Curing with actinic radiation is understood as meaning the radical polymerization of ethylenically unsaturated carbon-carbon double bonds by means of initiator radicals which are liberated, for example from the photoinitiators described above, by exposure to actinic radiation. The at least one UV-curable monomer and/or the at least one UV-curable oligomer A2) of the composition (ZA) contain ethylenically unsaturated carbon-carbon double bonds.
Die Strahlungshärtung erfolgt bevorzugt durch Einwirkung energiereicher Strahlung, also UV- Strahlung oder Tageslicht, zum Beispiel Eicht der Wellenlänge von > 200 nm bis < 750 nm, oder durch Bestrahlen mit energiereichen Elektronen (Elektronenstrahlung, zum Beispiel von > 90 keV bis < 300 keV). Als Strahlungsquellen für Licht oder UV-Licht dienen beispielsweise Mittel- oder Hochdruckquecksilberdampflampen, wobei der Quecksilberdampf durch Dotierung mit anderen Elementen wie Gallium oder Eisen modifiziert sein kann. Laser, gepulste Lampen (unter der Bezeichnung UV-Blitzlichtstrahler bekannt), Halogenlampen oder Excimerstrahler sind ebenfalls einsetzbar. Die Strahler können ortsunbeweglich installiert sein, so dass das zu bestrahlende Gut mittels einer mechanischen Vorrichtung an der Strahlungsquelle vorbeibewegt wird, oder die Strahler können beweglich sein, und das zu bestrahlende Gut verändert bei der Härtung seinen Ort nicht. Die üblicherweise zur Vernetzung ausreichende Strahlungsdosis bei UV-Härtung liegt im Bereich von > 80 mJ/cm2 bis < 5000 mJ/cm2. Radiation curing is preferably carried out by exposure to high-energy radiation, i.e. UV radiation or daylight, for example with a wavelength of >200 nm to <750 nm, or by irradiation with high-energy electrons (electron radiation, for example from >90 keV to <300 keV) . Medium or high-pressure mercury vapor lamps, for example, serve as radiation sources for light or UV light, it being possible for the mercury vapor to be modified by doping with other elements such as gallium or iron. Lasers, pulsed lamps (known as UV flashlight lamps), halogen lamps or excimer lamps can also be used. The emitters can be installed immovably, so that the item to be irradiated is moved past the radiation source by means of a mechanical device, or the emitters can be movable, and the item to be irradiated does not change its location during curing. The radiation dose usually sufficient for crosslinking in UV curing is in the range from >80 mJ/cm 2 to <5000 mJ/cm 2 .
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die aktinische Strahlung daher Licht im Bereich des UV- Lichtes. In a preferred embodiment, the actinic radiation is therefore light in the UV range.
Die Bestrahlung kann gegebenenfalls auch unter Ausschluss von Sauerstoff, zum Beispiel unter Inertgas-Atmosphäre oder Sauerstoff-reduzierter Atmosphäre durchgeführt werden. Als Inertgase eignen sich bevorzugt Stickstoff, Kohlendioxid, Edelgase oder Verbrennungsgase. Des Weiteren kann die Bestrahlung erfolgen, indem die Beschichtung mit für die Strahlung transparenten Medien abgedeckt wird. Beispiele hierfür sind Kunststofffolien, Glas oder Flüssigkeiten wie Wasser. If appropriate, the irradiation can also be carried out in the absence of oxygen, for example under an inert gas atmosphere or an oxygen-reduced atmosphere. Nitrogen, carbon dioxide, noble gases or combustion gases are preferably suitable as inert gases. Furthermore, the irradiation can take place by covering the coating with media that are transparent to the radiation. Examples of this are plastic foils, glass or liquids such as water.
Je nach Strahlungsdosis und Aushärtungsbedingungen sind Typ und Konzentration des gegebenenfalls verwendeten Initiators in dem Fachmann bekannter Weise oder durch orientierende Vorversuche zu variieren bzw. zu optimieren. Zur Härtung der verformten Folien ist es besonders vorteilhaft, die Härtung mit mehreren Strahlern durchzuführen, deren Anordnung so zu wählen ist, dass jeder Punkt der Beschichtung möglichst die zur Aushärtung optimale Dosis und Intensität an Strahlung erhält. Insbesondere sind nicht bestrahlte Bereiche (Schattenzonen) zu vermeiden. Weiterhin kann es je nach eingesetzter thermoplastischer Polymerschicht C vorteilhaft sein, die Bestrahlungsbedingungen so zu wählen, dass die thermische Belastung der Schicht C nicht zu groß wird. Insbesondere dünne Folien sowie Folien aus Materialien mit niedriger Glasübergangstemperatur können zur unkontrollierten Verformung neigen, wenn durch die Bestrahlung eine bestimmte Temperatur überschritten wird. In diesen Fällen ist es vorteilhaft, durch geeignete Filter oder Bauart der Strahler möglichst wenig Infrarotstrahlung auf das Substrat einwirken zu lassen. Weiterhin kann durch Reduktion der entsprechenden Strahlendosis der unkontrollierten Verformung entgegengewirkt werden. Dabei ist jedoch zu beachten, dass für eine möglichst vollständige Polymerisation eine bestimmte Dosis und Intensität der Bestrahlung notwendig sind. Es ist in diesen Fällen besonders vorteilhaft, unter inerten oder sauerstoffreduzierten Bedingungen zu härten, da bei Reduktion des Sauerstoffanteils in der Atmosphäre oberhalb der Beschichtung die erforderliche Dosis zur Aushärtung abnimmt. Depending on the radiation dose and the curing conditions, the type and concentration of any initiator used can be varied or optimized in a manner known to those skilled in the art or by means of preliminary preliminary tests. To harden the deformed foils, it is particularly advantageous to carry out the hardening with a plurality of emitters, the arrangement of which should be selected in such a way that every point of the coating receives the optimal dose and intensity of radiation for hardening. In particular, non-irradiated areas (shadow zones) should be avoided. Furthermore, depending on the thermoplastic polymer layer C used, it can be advantageous to select the irradiation conditions in such a way that the thermal stress on layer C does not become too great. In particular, thin foils and foils made of materials with a low glass transition temperature can tend to uncontrolled deformation if a certain temperature is exceeded as a result of the irradiation. In these cases, it is advantageous to allow as little infrared radiation as possible to act on the substrate using suitable filters or the design of the emitters. Furthermore, the uncontrolled deformation can be counteracted by reducing the corresponding radiation dose. However, it should be noted that a certain dose and intensity of the radiation are necessary for as complete a polymerization as possible. In these cases it is particularly advantageous to cure under inert or reduced-oxygen conditions, since reducing the proportion of oxygen in the atmosphere above the coating reduces the dose required for curing.
Besonders bevorzugt werden zur Härtung Quecksilberstrahler oder UV-LEDs, letztere ggf. in Kombination mit IR-Wärmequellen, in ortsfesten Anlagen eingesetzt. Fotoinitiatoren werden dann in Konzentrationen von > 0,1 Gewichts-% bis < 10 Gewichts-%, besonders bevorzugt von > 0,2 Gewichts-% bis < 3,0 Gewichts-% bezogen auf den Festkörper der Beschichtung eingesetzt. Zur Härtung dieser Beschichtungen wird bevorzugt eine Dosis von > 80 mJ/cm2 bis < 5000 mJ/cm2 eingesetzt. Particular preference is given to using mercury lamps or UV LEDs for curing, the latter optionally in combination with IR heat sources, in stationary systems. Photoinitiators are then used in concentrations of >0.1% by weight to <10% by weight, particularly preferably from >0.2% by weight to <3.0% by weight, based on the solids content of the coating. A dose of >80 mJ/cm 2 to <5000 mJ/cm 2 is preferably used to cure these coatings.
Die beschichtete Oberfläche der resultierenden gehärteten, beschichteten, und gegebenenfalls verformten Schicht C, also des erfmdungsgemäßen Schichtaufbaus, zeigt sehr gute Beständigkeiten gegenüber Lösungsmitteln, färbenden Flüssigkeiten, wie sie im Haushalt vorkommen, sowie hohe Härte, gute Kratz- und Abriebbeständigkeiten bei hoher optischer Transparenz. The coated surface of the resulting hardened, coated and optionally shaped layer C, i.e. the layer structure according to the invention, shows very good resistance to solvents, coloring liquids, such as those found in households, and high hardness, good scratch and abrasion resistance with high optical transparency.
Der erfmdungsgemäße Schichtaufbau kann beispielsweise zur Herstellung von Formkörpem eingesetzt werden, welche Strukturelemente mit sehr kleinen Krümmungsradien aufweisen. Die Deckschicht A und die Haftvermittlerschicht B weisen nach der Härtung eine gute Abriebfestigkeit und Chemikalienbeständigkeit auf. The layered structure according to the invention can be used, for example, to produce molded bodies which have structural elements with very small radii of curvature. After curing, the top layer A and the adhesion promoter layer B have good abrasion resistance and chemical resistance.
Der erfmdungsgemäße Schichtaufbau ist ein wertvolles Material zur Herstellung von Gebrauchsgegenständen. So kann der erfmdungsgemäße Schichtaufbau Verwendung finden in der Herstellung von Fahrzeuganbauteilen, Kunststoffteilen wie Blenden für den Fahrzeug(innen)bau und/oder Flugzeug(innen)bau, Möbelbau, elektronischen Geräten, Kommunikationsgeräten, Gehäusen und dekorativen Gegenständen. Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch die Verwendung des erfmdungsgemäßen erfindungsgemäße Schichtaufbau in der Herstellung von Fahrzeuganbauteilen, Kunststoffteilen wie Blenden für den Fahrzeug(innen)bau und/oder Flugzeug(innen)bau, Möbelbau, elektronischen Geräten, Kommunikationsgeräten, Gehäusen und dekorativen Gegenständen. Insbesondere eignet sich der erfmdungsgemäße Schichtaufbau zur Herstellung von Abdeckungen, insbesondere Display- und Konsolen-Abdeckungen, Zier- und Lichtleisten, Gehäuseteile, sowie Bauteile für Human-Machine-Interaction-Komponenten, sowohl beim Endverbraucher als auch industriell eingesetzt, in den Bereichen Telekommunikation und Mobilfunk, Haushaltsgeräte, Elektro- und Elektronikgeräte (inkl. Gaming, Personal Care, Home Care, Gardening, Spielzeuge, Freizeit, Hobby, Sport, Glücksspiel, Erotik etc.), Transportation inkl. Automobil, Motorräder, Agro- und Baufahrzeuge, nicht-klassische Fortbewegungsmittel (Segways, Roller, etc.) und Aviation inkl. Drohnen, Medizintechnik, Verpackungen und Automation / Robotik.The layer structure according to the invention is a valuable material for the production of everyday objects. The layer structure according to the invention can be used in the production of vehicle add-on parts, plastic parts such as covers for vehicle (interior) construction and/or aircraft (interior) construction, furniture construction, electronic devices, communication devices, housings and decorative objects. The present invention therefore also relates to the use of the inventive layer structure in the production of vehicle add-on parts, plastic parts such as covers for vehicle (interior) construction and/or aircraft (interior) construction, furniture construction, electronic devices, communication devices, housings and decorative objects. In particular, the layer structure according to the invention is suitable for Manufacture of covers, in particular display and console covers, decorative and light strips, housing parts and components for human-machine interaction components, used both by end users and industrially, in the areas of telecommunications and mobile communications, household appliances, electrical and Electronic devices (incl. gaming, personal care, home care, gardening, toys, leisure, hobbies, sports, gambling, eroticism, etc.), transportation incl. automobiles, motorcycles, agricultural and construction vehicles, non-classic means of transport (segways, scooters, etc.) and aviation including drones, medical technology, packaging and automation / robotics.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Formteil erhältlich oder erhalten durch das erfindungsgemäße Verfahren. A further object of the present invention is a molding obtainable or obtained by the process according to the invention.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Erzeugnis, umfassend mindestens einen erfindungsgemäßen Schichtaufbau oder mindestens ein erfindungsgemäßes Formteil, wobei das Erzeugnis ausgewählt ist aus der Gruppe bestehen aus Abdeckungen, Zier- und Lichtleisten und Bauteile für Human-Machine-Interaction-Komponenten, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehen aus Display- und Konsolen-Abdeckungen, Zier- und Lichtleisten, Gehäuseteile, Bauteile für Human-Machine-Interaction-Komponenten aus den Bereichen Telekommunikation, Mobilfünk, Haushaltsgeräte, Elektro- und Elektronikgeräte für die Bereiche Gaming, Personal Care, Home Care, Gardening, Spielzeuge, Freizeit, Hobby, Sport, Glücksspiel und Erotik, Transportation aus den Bereichen Automobil, Motorräder, Agrofahrzeuge, Baufahrzeuge, nicht-klassische Fortbewegungsmittel, Aviation und Drohnen, Medizintechnik, Verpackungen und Automation / Robotik. Another object of the present invention is a product comprising at least one layer structure according to the invention or at least one molded part according to the invention, the product being selected from the group consisting of covers, decorative and light strips and components for human-machine interaction components, preferably selected from the group consist of display and console covers, decorative and light strips, housing parts, components for human-machine interaction components from the areas of telecommunications, mobile communications, household appliances, electrical and electronic devices for the areas of gaming, personal care, home Care, gardening, toys, leisure, hobbies, sports, gambling and eroticism, transportation from the automotive, motorcycle, agricultural vehicle, construction vehicle, non-classical means of transport, aviation and drones, medical technology, packaging and automation / robotics sectors.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Schichtaufbaus oder eines erfindungsgemäßen Formteils zur Herstellung von Erzeugnissen ausgewählt aus der Gruppe bestehen aus Abdeckungen, Zier- und Lichtleisten und Bauteile für Human-Machine-Interaction-Komponenten, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehen aus Display- und Konsolen-Abdeckungen, Zier- und Lichtleisten, Gehäuseteile, Bauteile für Human- Machine-Interaction-Komponenten aus den Bereichen Telekommunikation, Mobilfünk, Haushaltsgeräte, Elektro- und Elektronikgeräte für die Bereiche Gaming, Personal Care, Home Care, Gardening, Spielzeuge, Freizeit, Hobby, Sport, Glücksspiel und Erotik, Transportation aus den Bereichen Automobil, Motorräder, Agrofahrzeuge, Baufahrzeuge, nicht-klassische Fortbewegungsmittel, Aviation und Drohnen, Medizintechnik, Verpackungen und Automation / Robotik. Another object of the present invention is the use of a layer structure according to the invention or a molded part according to the invention for the production of products selected from the group consisting of covers, decorative and light strips and components for human-machine interaction components, preferably selected from the group consisting of Display and console covers, decorative and light strips, housing parts, components for human-machine interaction components in the areas of telecommunications, mobile communications, household appliances, electrical and electronic devices for the areas of gaming, personal care, home care, gardening, toys , leisure, hobbies, sports, gambling and eroticism, transportation from the areas of automobiles, motorcycles, agricultural vehicles, construction vehicles, non-classic means of transport, aviation and drones, medical technology, packaging and automation / robotics.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Kit-of-parts in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus A-B-C. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus A-B-C im erfindungsgemäßen Film-Insert-Molding-Verfahren zur Herstellung eines Formteils. A further object of the present invention is the use of the kit-of-parts according to the invention in the method according to the invention for producing the layer structure ABC according to the invention. A further object of the present invention is the use of the layer structure ABC according to the invention in the film insert molding process according to the invention for producing a molded part.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der folgenden Figuren näher erörtert: The present invention is explained in more detail below with reference to the following figures:
Fig. 1 - Analyse eines erfindungsgemäßen Schichtaufbaus A-B-C mittels Chemical Imaging zumFig. 1 - Analysis of a layer structure A-B-C according to the invention by means of chemical imaging for
Nachweis einer Durchdringungsschicht (IPL) an der Grenzfläche B-C Evidence of an interpenetration layer (IPL) at the B-C interface
Fig. 2 - Vergleich der IR-Spektren der einzelnen Schichten des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus A-B-C. Spektrum 1 - IR Spektrum Substratschicht (PMMA), Spektrum 2- IR Spektrum der Durchdringungsschicht (IPL) zwischen Substrat und Basislack, Spektrum 3 - IR Spektrum Basislack (PUR-PAC basiert), Spektrum 4 - IR Spektrum Decklack (Acrylat basiert). Fig. 2 - Comparison of the IR spectra of the individual layers of the layer structure A-B-C according to the invention. Spectrum 1 - IR spectrum substrate layer (PMMA), Spectrum 2 - IR spectrum of the penetration layer (IPL) between substrate and base coat, Spectrum 3 - IR spectrum base coat (PUR-PAC based), Spectrum 4 - IR spectrum top coat (acrylate based).
Fig. 3 - Vergleich der Prüfergebnisse der Oberflächenhaftung von Lacken auf thermoplastischen Folien a) nach Gitterschnitt in Ordnung (GT 0) und b) nach Gitterschnitt nicht in Ordnung (GT 5)Fig. 3 - Comparison of the test results of the surface adhesion of paints on thermoplastic films a) OK after cross-cut (GT 0) and b) Not OK after cross-cut (GT 5)
Fig. 4 - Vergleich der Prüfergebnisse der Mikroriss-Bildung von Lacken auf thermoplastischen Folien mittels Lichtmikroskopie: a) nach Hinterspritzen in Ordnung (keine Mikrorisse) und b) nach Hinterspritzen nicht in Ordnung (Mikrorisse an Kante / Ecke). Fig. 4 - Comparison of the test results of the formation of microcracks in paints on thermoplastic films using light microscopy: a) OK after back-injection (no micro-cracks) and b) not OK after back-injection (micro-cracks on edge/corner).
Die Figur 1 zeigt 2 Abbildungen, eine obere und eine untere Abbildung, wobei die obere Abbildung einen vergrößerten Ausschnitt aus der unteren Abbildung bildet. In Figur 1 wird in der oberen Abbildung der B-C Teil eines darunter (untere Abbildung) abgebildeten, erfindungsgemäßen Schichtaufbaus A-B-C gezeigt, der eine Deckschicht A gemäß Beispiel A aus Tabelle 3, eine Basislackschicht B gemäß Beispiel 11-11 aus Tabelle 2 und eine Polymerschicht C aus PMMA aufweist. Wie in dem vergrößerten oberen Abbildung zu sehen ist, hat sich zwischen der Basislackschicht B und der Polymerschicht C eine IPL Schicht ausgebildet. Die Abbildungen wurden durch das sog. „Chemical Imaging“ erstellt, welches mit Hilfe von IR-Messungen mit einem IR- Mikroskop der Firma Perkin-Elmer durchgeführt (Modell Spotlight 400) wurde. Mit der Kombination von ATR-Technik und Array-Detektor (16) wurde so eine Ortsauflösung von ca. 2pm erreicht. Beim Chemical-Imaging werden Daten aus den gebildeten IR-Spektren genutzt. FIG. 1 shows 2 images, an upper image and a lower image, with the upper image forming an enlarged section of the lower image. In Figure 1, the upper figure shows BC part of a layer structure ABC according to the invention shown underneath (lower figure), which comprises a top coat A according to Example A from Table 3, a base coat B according to Examples 11-11 from Table 2 and a polymer layer C made of PMMA. As can be seen in the enlarged upper image, an IPL layer has formed between the base coat layer B and the polymer layer C. The images were created using so-called "chemical imaging", which was carried out with the aid of IR measurements using a Perkin-Elmer IR microscope (Spotlight 400 model). With the combination of ATR technology and array detector (16) a spatial resolution of approx. 2 pm was achieved. In chemical imaging, data from the generated IR spectra are used.
Figur 2 zeigt den Vergleich der IR-Spektren der Schichten des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus A-B-C. Hierbei sind folgende Einzelspektren dargestellt: Spektrum 1 - IR Spektrum Substratschicht (PMMA); Spektrum 2- IR Spektrum der Durchdringungsschicht (IPL) zwischen Substrat und Basislackschicht; Spektrum 3 - IR Spektrum Basislackschicht (PUR-PAC basiert); Spektrum 4 - IR Spektrum Decklackschicht (Acrylat basiert). Im sogenannten Fingerprint-Bereich (unterhalb von 1500 cm 1) ist folgendes eindeutig anhand der Bandenstruktur zu erkennen: Während sich die Spektren 1 und 4 auf Grund ihres chemisch vergleichbaren Aufbaus stark ähneln, weicht das Spektrum 3 des PUR-PAC-basierten Basislackes stark von Spektrum 1 und 4 ab. Das Spektrum 2 der IPL Schicht enthält Banden sowohl des Spektrums 1 als auch des Spektrums 3, wodurch eine chemische „Durchdringung“ der beiden Schichten belegt werden kann. FIG. 2 shows the comparison of the IR spectra of the layers of the layer structure ABC according to the invention. The following individual spectra are shown here: Spectrum 1—IR spectrum of substrate layer (PMMA); Spectrum 2- IR spectrum of the penetration layer (IPL) between substrate and basecoat layer; Spectrum 3 - IR spectrum base coat layer (PUR-PAC based); Spectrum 4 - IR Spectrum Top coat layer (acrylate based). In the so-called fingerprint range (below 1500 cm 1 ), the following can be clearly seen from the band structure: While the spectra 1 and 4 are very similar due to their chemically comparable structure, this differs Spectrum 3 of the PUR-PAC-based base coat differs greatly from spectrum 1 and 4. Spectrum 2 of the IPL layer contains bands from both spectrum 1 and spectrum 3, which indicates chemical "penetration" of the two layers.
In Figur 3 ist der Vergleich der Prüfergebnisse der Oberflächenhaftung von Lacken auf thermoplastischen Folien gemäß der im Prüfmethodenteil beschriebenen Gitterschnittprüfiing gemäß DIN EN ISO 2409 gezeigt: a) nach Gitterschnitt mit einem Ergebnis, das in Ordnung ist (GT 0) und b) nach Gitterschnitt mit einem Ergebnis, das nicht in Ordnung, und damit nicht akzeptabel ist (GT 5), da klar Lackablösungen von der Oberfläche (im Randbereich der Einschnitte) zu erkennen sind. Die Gitterschnittprüfiing ist eine allgemein akzeptierte Prüfung der Haftkraft von Lacken bis zu einer Dicke von ca. 250 Mikrometern. Im gezeigten Beispiel wurde ein erfmdungsgemäßer Schichtaufbau (A-B-C), Fig. 3 a) im Vergleich zum bestehenden Stand der Technik (nicht erfmdungsgemäßer, einlagiger PUD-basierter Lack), Fig. 3 b) nach Hydrolysetest (90 °C, 96 % relative Luftfeuchte, 72 h Testdauer im Klimaschrank) bewertet. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus gehen klar hervor, wie oben erwähnt. Figure 3 shows the comparison of the test results of the surface adhesion of paints on thermoplastic films according to the cross-cut test according to DIN EN ISO 2409 described in the test methods section: a) after cross-cut with a result that is OK (GT 0) and b) after cross-cut with a result that is not in order and therefore not acceptable (GT 5), since paint detachment from the surface (in the edge area of the incisions) can be clearly seen. The cross-cut test is a generally accepted test of the adhesion of paints up to a thickness of approx. 250 micrometers. In the example shown, a layer structure according to the invention (ABC), Fig. 3 a) compared to the existing prior art (non-inventive, single-layer PUD-based paint), Fig. 3 b) after hydrolysis test (90 ° C, 96% relative humidity , 72 h test duration in the climatic chamber). The advantages of the layer structure according to the invention are clear, as mentioned above.
Figur 4 zeigt den Vergleich der Prüfergebnisse der Mikroriss-Bildung von Lacken auf thermoplastischen Folien mittels Lichtmikroskopie (Tischmikroskop, lOfache Vergrößerung): a) Bauteil nach Hinterspritzen, welches in Ordnung ist (da keine Mikrorisse) und b) Bauteil nach Hinterspritzen, welches nicht in Ordnung ist (da Mikrorisse an Kante / Ecke). Im gezeigten Beispiel wurde ein erfmdungsgemäßer Schichtaufbau (A-B-C), Fig. 4 a), im Vergleich zum bestehenden Stand der Technik (nicht erfmdungsgemäßer, einlagiger acrylat-basierter Lack gemäß Tabelle 3, Beispiel A), Fig. 4 b) nach Verformung, UV-Härtung und Hinterspritzen mit Polycarbonat (Makrolon®), wie im Beispielteil angegeben, bewertet. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus gehen auch hier klar hervor. Figure 4 shows the comparison of the test results of the formation of microcracks in paints on thermoplastic films using light microscopy (table microscope, 10x magnification): a) component after back-injection, which is OK (because there are no micro-cracks) and b) component after back-injection, which is not in order is (since micro cracks on edge / corner). In the example shown, a layer structure according to the invention (ABC), Fig. 4a), compared to the existing prior art (not according to the invention, single-layer acrylate-based paint according to Table 3, Example A), Fig. 4b) after deformation, UV - Hardening and back-molding with polycarbonate (Makrolon®) evaluated as indicated in the example section. The advantages of the layer structure according to the invention also emerge clearly here.
In Kombination von Figur 3 und Figur 4 wird klar, dass der erfindungsgemäße Schichtaufbau unerwartet die anwendungstechnischen Vorteile der beiden, den bisherigen Stand der Technik bildenden Lacksysteme (Hydrolysestabilität / Lackhaftung und sehr gute Prozessierbarkeit im Spritzguss nach Verformung / Aushärtung) vereint und damit einen Fortschritt bezüglich der anwendungstechnischen Eigenschaften von Lacksystemen mit hoher chemischer Widerstandskraft dar stellt. Beispiele In the combination of Figure 3 and Figure 4, it becomes clear that the layer structure according to the invention unexpectedly combines the application advantages of the two paint systems forming the previous state of the art (hydrolytic stability / paint adhesion and very good processability in injection molding after shaping / curing) and thus progress in terms of of the application properties of paint systems with high chemical resistance. examples
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele weiter erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Wenn nicht anderweitig vermerkt, handelt es sich bei Prozent-Angaben in den Beispielen um Gewichts-%. The present invention is further illustrated by the following examples, without however being restricted thereto. Unless otherwise noted, percentages in the examples are % by weight.
In den Beispielen bedeuten die unter ihren Handelsnamen aufgefuhrten Verbindungen: In the examples, the compounds listed under their trade names mean:
Bayhydrol® UH XP2648: aliphatische, polyether-polycarbonatdiol-haltige anionischeBayhydrol® UH XP2648: aliphatic, polyether-polycarbonatediol containing anionic
Polyurethan-Polyacrylatdispersion, lösungsmittelfrei (Fa. Covestro Deutschland AG, Leverkusen, DE) Polyurethane polyacrylate dispersion, solvent-free (Covestro Deutschland AG, Leverkusen, DE)
Neopac™ E123: aliphatische, polyether-polyesterdiol-haltige anionische Polyurethan-Neopac™ E123: aliphatic, polyether-polyesterdiol-containing anionic polyurethane
Polyacrylatdispersion, lösungsmittelfrei (Fa. DSM Coating Resins BV, Waalwijk, NL) Polyacrylate dispersion, solvent-free (DSM Coating Resins BV, Waalwijk, NL)
JonCryl® HYB6336: aliphatische, polyether-polyesterdiol-haltige anionische Polyurethan- Polyacrylatdispersion, lösungsmittelfrei (Fa. BASF SE, Ludwigshafen a. Rh., DE) JonCryl® HYB6336: aliphatic, polyether-polyesterdiol-containing, anionic polyurethane-polyacrylate dispersion, solvent-free (BASF SE, Ludwigshafen a. Rh., DE)
JonCryl® HYB6340: araliphatische, polyether-polyesterdiol-haltige anionische Polyurethan- Polyacrylatdispersion, lösungsmittelfrei (Fa. BASF SE, Ludwigshafen a. Rh., DE) JonCryl® HYB6340: araliphatic, polyether-polyesterdiol-containing anionic polyurethane-polyacrylate dispersion, solvent-free (BASF SE, Ludwigshafen a. Rh., DE)
Degalan® M920: Polymethyhnethacrylat (grießförmig, mittlere Molmasse ca. 300.000 g/mol) Degalan® M920: Polymethyl methacrylate (gritty, average molar mass approx. 300,000 g/mol)
(Fa. Röhm GmbH, Darmstadt, DE) (Rohm GmbH, Darmstadt, DE)
Bindzil® CC401 : amorphe Kieselsäure, wässrige kolloidale Lösung Bindzil® CC401 : amorphous silica, aqueous colloidal solution
(Levasil® CC401) (Fa. Nouryon, Amsterdam, NL) (Levasil® CC401) (Nouryon, Amsterdam, NL)
Esacure™ One: difimktionaler 1 -Hydroxyalkyl -arylketon Photoinitiator Esacure™ One: functional 1-hydroxyalkyl aryl ketone photoinitiator
(Fa. IGM, Geranzano, IT) (IGM, Geranzano, IT)
Omnirad® 819: Phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide Omnirad® 819: Phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide
Edaplan® LA451 Lösung eines anionischen Polyester-Polyether-Additivs in Wasser / EthanolEdaplan® LA451 Solution of an anionic polyester-polyether additive in water / ethanol
(Fa. Münzing Chemie GmbH, Abstatt, DE) (Muenzing Chemie GmbH, Abstatt, DE)
Tego® Wet KL245 : Polyether-Siloxan-Copolymer Tego® Wet KL245 : Polyether siloxane copolymer
(Fa. Evonik Ressource Efficiency GmbH, Essen, DE) Tego® Glide 450: organomodifiziertes Polysiloxan (Evonik Resource Efficiency GmbH, Essen, DE) Tego® Glide 450: organomodified polysiloxane
(Fa. Evonik Ressource Efficiency GmbH, Essen, DE)(Evonik Resource Efficiency GmbH, Essen, DE)
BYK 306/346: Lösung eines polyethermodifizierten Siloxans BYK 306/346: Solution of a polyether-modified siloxane
(Fa. Byk Chemie GmbH, Wesel, DE) (Byk Chemie GmbH, Wesel, DE)
BYK 3560/3565/3566: Polyethermakromer-modifizierte Acrylate BYK 3560/3565/3566: Polyether macromer modified acrylates
(Fa. Byk Chemie GmbH, Wesel, DE) (Byk Chemie GmbH, Wesel, DE)
Borchi®Gel 0625 : nicht-ionischer, polyurethanbasierter Verdicker für wässrige MedienBorchi®Gel 0625 : non-ionic, polyurethane-based thickener for aqueous media
(Fa. Borchers, Westlake OH, USA) (Borchers, Westlake OH, USA)
Miramer® M600: Dipentaerythritol-penta/hexa-acrylat Miramer® M600: Dipentaerythritol penta/hexa-acrylate
(DPHA, Lff. 100%ig, CAS 60506-81-2, Fa. Miwon, Gwanggyo, SK)(DPHA, Lff. 100%, CAS 60506-81-2, Miwon, Gwanggyo, SK)
DMEA: N,N-Dimethylethylamin DMEA: N,N-dimethylethylamine
(CAS 598-56-1, Fa. Merck KGaA, Darmstadt, DE) (CAS 598-56-1, Merck KGaA, Darmstadt, DE)
Makrofol® DE 1-1: Polycarbonatfolie (Covestro Deutschland AG, Leverkusen, DE)Makrofol® DE 1-1: Polycarbonate film (Covestro Deutschland AG, Leverkusen, DE)
Makrofol® SR906: Polycarbonat-Polymethacrylatfolie, coextrudiert Makrofol® SR906: Polycarbonate-polymethacrylate film, coextruded
(Covestro Deutschland AG, Leverkusen, DE) (Covestro Deutschland AG, Leverkusen, Germany)
Makrofol® HF312: lackierte Polycarbonatfolie, Lack basierend auf einer anionischen, aliphatischen Polyurethan-Dispersion, physikalisch trocknend und strahlhärtend (nicht erfmdungsgemäß) Makrofol® HF312: coated polycarbonate film, coating based on an anionic, aliphatic polyurethane dispersion, physically drying and radiation-curing (not according to the invention)
Makrofol® HF338: lackierte Polycarbonatfolie, Lack basierend auf einer lösungsmittelbasierten Rezeptur (polymerer, thermoplastischer Binder und strahlhärtender Reaktivverdünner, nicht erfmdungsgemäß) Makrofol® HF338: coated polycarbonate film, coating based on a solvent-based formulation (polymeric, thermoplastic binder and radiation-curing reactive diluent, not according to the invention)
Prüfmethoden test methods
Bewertung der Blockfestigkeit Assessment of blocking resistance
Zur Simulation der Blockfestigkeit von aufgerollten vorgetrockneten beschichteten Folien reichen klassische Prüfmethoden wie etwa in DIN 53150 beschrieben nicht aus, weshalb auf nachfolgende Prüfung zurückgegriffen wurde: Die Beschichtungsmaterialien wurden mit einer handelsüblichen Rakel (Sollnassschichtdicke 100 pm) auf Makrofol® DE 1-1 (375 pm) aufgetragen. Nach einer Ablüftphase von 10 min bei 20 °C bis 25 °C wurde die beschichteten Folien für 10 min bei 110 °C in einem Umluftofen getrocknet. Nach einer Abkühlphase von 1 min wurde eine handelsübliche Haftkaschierfolie GH-X173 natur (Firma Bischof u. Klein, Lengerich, Deutschland) mit einer Kunststoffwalze auf eine Fläche von 100 mm x 100 mm faltenfrei auf der getrockneten beschichteten Folie aufgebracht. Anschließend wurde das kaschierte Folienstück flächig mit einem Gewicht von 10 kg fur 1 Stunde belastet. Danach wurde die Kaschierfolie entfernt und die beschichtete Oberfläche visuell beurteilt. Classic test methods such as those described in DIN 53150 are not sufficient to simulate the blocking resistance of rolled up, pre-dried coated films, which is why the following test was used: The coating materials were applied to Makrofol® DE 1-1 (375 μm ) applied. After a flash-off phase of 10 minutes at 20° C. to 25° C., the coated films were dried in a forced-air oven at 110° C. for 10 minutes. After a cooling phase of 1 min, a commercially available adhesive laminating film GH-X173 nature (Bischof u. Klein, Lengerich, Germany) with a Plastic roller applied wrinkle-free to an area of 100 mm x 100 mm on the dried coated film. The laminated piece of film was then loaded over its entire area with a weight of 10 kg for 1 hour. The laminating film was then removed and the coated surface assessed visually.
Bewertung der Stahlwolle-Verkratzung Steel wool scratch rating
Die Stahlwolle-Verkratzung wird bestimmt, indem eine Stahlwolle No. 00 (Oskar Weil GmbH Rakso, Lahr, Deutschland) auf das flächige Ende eines 500 g Schlosser-Hammers geklebt wird, wobei die Fläche des Hammers 2,5 cm x 2,5 cm, d.h. ca. 6,25 cm2 beträgt. Der Hammer wird ohne zusätzlichen Druck auf die zu prüfende Fläche aufgesetzt, so dass eine definierte Belastung von ca. 560 g erreicht wird. Der Hammer wird dann lOmal in Doppelhüben vor und zurück bewegt. Nachfolgend wird die belastete Oberfläche mit einem weichen Tuch von Geweberückständen und Lackpartikeln gereinigt. Die Verkratzung wird durch Haze- und Glanzwerte charakterisiert, gemessen quer zur Verkratzungsrichtung mit dem Micro HAZE plus (20 °-Glanz und Haze; Byk- Gardner GmbH, Geretsried, Deutschland). Die Messung erfolgt vor und nach Verkratzung. Angegeben werden die Differenzwerte bei Glanz und Haze vor und nach Belastung als AGlanz und A Haze . The steel wool scratch is determined by using a steel wool no. 00 (Oskar Weil GmbH Rakso, Lahr, Germany) is glued onto the flat end of a 500 g locksmith's hammer, the area of the hammer being 2.5 cm×2.5 cm, ie approx. 6.25 cm 2 . The hammer is placed on the surface to be tested without additional pressure, so that a defined load of approx. 560 g is reached. The hammer is then moved back and forth 10 times in double strokes. The exposed surface is then cleaned of fabric residue and paint particles with a soft cloth. The scratching is characterized by haze and gloss values, measured transversely to the direction of scratching using the Micro HAZE plus (20° gloss and haze; Byk-Gardner GmbH, Geretsried, Germany). The measurement is made before and after scratching. The difference values for gloss and haze before and after exposure are given as A gloss and A haze.
Kratzbeständigkeit mittels Bleistift-Härteprüfer nach ISO 15184/ASTM D3363: Scratch resistance using pencil hardness tester according to ISO 15184/ASTM D3363:
Aus der zuvor durch aktinische Strahlung gehärteten beschichteten Folie wurde ein flacher Prüfkörper präpariert und auf einer Glasplatte fixiert. Die Bleistifthärte wurde unter Verwendung des Bleistift-Härteprüfers nach Wolf-Wilbum der Firma BYK-Gardner und Bleistiften der Firma Cretacolor ermittelt. Hierbei wurde in Anlehnung an ISO 15184 die Bezeichnung des Bleistifts angegeben, der in der Prüfanordnung bei einem Druck von 500 g unter einem Winkel von 45° gerade keine Oberflächenverletzung mehr verursacht. A flat test specimen was prepared from the coated film previously cured by actinic radiation and fixed on a glass plate. The pencil hardness was determined using the Wolf-Wilbum pencil hardness tester from BYK-Gardner and pencils from Cretacolor. Here, based on ISO 15184, the designation of the pencil was specified which, in the test arrangement, caused no surface damage at a pressure of 500 g at an angle of 45°.
Haftfestigkeit mittels Gitterschnittprüfiing nach EN ISO 2409/ASTM D3359: Adhesion by cross-cut test according to EN ISO 2409/ASTM D3359:
Es wurde die Haftfestigkeit der nur vorgetrockneten Lackschicht der beschichteten Lackfolie sowie die Haftfestigkeit der durch aktinische Strahlung ausgehärteten Beschichtung auf der Lackfolie ermittelt. Beurteilt wurde a.) der Gitterschnitt mit und ohne Klebebandabriss (verwendetes Klebeband: Scotch™ 610-1 PK von 3M), sowie b.) der Gitterschnitt nach Lagerung in 98 °C heißem Wasser nach Klebebandabriss (verwendetesThe adhesive strength of the only predried paint layer of the coated paint film and the adhesive strength of the coating cured by actinic radiation on the paint film were determined. A.) the crosscut with and without adhesive tape tear (adhesive tape used: Scotch™ 610-1 PK from 3M), and b.) the crosscut after storage in hot water at 98 °C after adhesive tape tear (used
Klebeband siehe oben) für eine Gesamtdauer von 4 Stunden, wobei die Beurteilung nach jeder Stunde erfolgte. Chemikalienbeständigkeit adhesive tape see above) for a total of 4 hours, with the assessment being made after each hour. chemical resistance
Das geformte, durch aktinische Strahlung ausgehärtete sowie mit thermoplastischem Material (zum Beispiel Makrolon® 3108) hinterspritzte Bauteil (Heizungslüftungsblende eines Automobils) weist kritische Verformungsradien von bis zu r = 0,8 mm auf. Die Chemikalienbeständigkeit an diesen stark verformten und unter Spannung stehenden Bereichen dünner Lackschichtdicke wurde wie folgt untersucht. Dem Fachmann bekannte aggressive Lotionen und Cremes (zum Beispiel Atrix-Handcreme, Daimler Chrysler AG - Sonnenöltestgemisch DBL7384, Gamier- Ambre Solaire Kinder SF30 und Nivea Sun - pflegende Sonnenmilch Kinder SF30) wurden auf die beschriebenen Stellen aufgebracht und dann für 24 Stunden bei 80 °C in einem Heizschrank gelagert. Nach der erfolgten Belastung wurden Rückstände vorsichtig mit Wasser entfernt und die Proben getrocknet. Es erfolgte eine visuelle Beurteilung der Oberfläche in der Einwirkzone. The shaped component (heating ventilation cover of an automobile) that is cured by actinic radiation and back-injected with thermoplastic material (e.g. Makrolon® 3108) has critical deformation radii of up to r = 0.8 mm. Chemical resistance at these highly deformed and stressed areas of thin paint thickness was evaluated as follows. Aggressive lotions and creams known to those skilled in the art (for example Atrix hand cream, Daimler Chrysler AG - sun oil test mixture DBL7384, Gamier- Ambre Solaire Children SF30 and Nivea Sun - caring sun milk children SF30) were applied to the described areas and then for 24 hours at 80 ° C stored in a heating cabinet. After the load had been applied, residues were carefully removed with water and the samples dried. A visual assessment of the surface in the impact zone was carried out.
Schichtdicke der Lackschicht Layer thickness of the paint layer
Die Schichtdicke der durch aktinische Strahlung ausgehärteten Lackschichten wurde a) mit einem Weißlichtinterferometer ETA-SST der Firma ETA-Optik GmbH oder b) mittels Lichtmikroskopischer Dickenmessung nach Mikrotom-Schnitt ermittelt. The layer thickness of the lacquer layers cured by actinic radiation was determined a) using an ETA-SST white-light interferometer from ETA-Optik GmbH or b) by means of a light-microscopic thickness measurement after a microtome section.
Bewertung der Lösemittelbeständigkeit Rating of solvent resistance
Die Lösemittelbeständigkeit der Beschichtungen wurde üblicherweise mit Isopropanol, Xylol, 1- Methoxy-2-propylacetat, Ethylacetat, Aceton in technischer Qualität geprüft. Die Lösemittel wurden mit einem durchnässten Wattebausch auf die Beschichtung aufgetragen und durch Abdecken gegen Verdunstung geschützt. Es wurde, wenn nicht anders beschrieben, eine Einwirkzeit von 60 Minuten bei ca. 23 °C eingehalten. Nach dem Ende der Einwirkzeit wird der Wattebausch entfernt und die Prüffläche mit einem weichen Tuch sauber gewischt. Die Abmusterung erfolgt sofort visuell und nach leichten Kratzen mit dem Fingernagel. The solvent resistance of the coatings was usually tested with technical grade isopropanol, xylene, 1-methoxy-2-propyl acetate, ethyl acetate, acetone. The solvents were applied to the coating with a soaked cotton swab and covered to prevent evaporation. Unless otherwise stated, an exposure time of 60 minutes at approx. 23 °C was observed. After the end of the exposure time, the cotton swab is removed and the test area wiped clean with a soft cloth. The matching takes place immediately visually and after light scratching with the fingernail.
Folgende Stufen werden unterschieden: The following stages are distinguished:
• 0 = unverändert; keine Veränderung sichtbar; durch Kratzen nicht verletzbar. • 0 = unchanged; no visible change; not injured by scratching.
• 1 = leichte Anquellung sichtbar, aber durch Kratzen nicht verletzbar. • 1 = slight swelling visible, but not vulnerable to scratching.
• 2 = Veränderung deutlich sichtbar, durch Kratzen kaum verletzbar. • 2 = change clearly visible, hardly injured by scratching.
3 = merklich verändert nach festem Fingemageldruck oberflächlich zerstört. 3 = noticeably altered after firm fingernail pressure destroyed on the surface.
4 = stark verändert nach festem Fingemageldruck bis zum Untergrund durchgekratzt. 5 = zerstört; schon beim Abwischen der Chemikalie wird der Lack zerstört; die Testsubstanz ist nicht entfembar (eingefressen). 4 = greatly altered after firm fingernail pressure scratched through to the substrate. 5 = destroyed; just wiping off the chemical will destroy the paintwork; the test substance cannot be removed (eaten in).
Innerhalb dieser Bewertung wird der Test mit den Kennwerten 0 und 1 üblicherweise bestanden. Kennwerte > 1 stehen für ein „nicht bestanden“. Within this assessment, the test is usually passed with the characteristic values 0 and 1. Characteristic values > 1 stand for "failed".
F ormulierungsbeispiele Formulation examples
In den folgenden Schritten 1 und 2 sowie den Tabellen 1 bis 3 wird die Herstellung der Lacke dargestellt, die anschließend, in Form des Schichtaufbaus A-B-C, der anwendungstechnischen Ausprüfung unterworfen wurden. Tabelle 1 zeigt dabei die Entwicklung der erfmdungsgemäßen Basislacke. Tabelle 2 dient der Darstellung der Optimierung der erfmdungsgemäßen Basislack- Rezeptur aus Beispiel 11 in Tabelle 1. Hier soll gezeigt werden, dass prinzipiell verschiedene Additive in derartigen Basislacken verwendet werden können. In Tabelle 3 sind entsprechend die unterschiedlichen getesteten Decklackrezepturen gezeigt. The following steps 1 and 2 as well as Tables 1 to 3 show the production of the paints, which were then subjected to the performance test in the form of the layer structure A-B-C. Table 1 shows the development of the basecoats according to the invention. Table 2 serves to show the optimization of the basecoat formulation according to the invention from Example 11 in Table 1. It is intended to show here that, in principle, various additives can be used in basecoats of this type. Table 3 shows the different top coat formulations tested.
Schritt 1: Formulierung eines wässrigen, physikalisch trocknenden Basislackes ^Zusammensetzung (ZB) zur Herstellung von Haftvermittlerschicht B gemäß Beispiel 11 aus Tabelle 1) Step 1: Formulation of an aqueous, physically drying base coat ^ composition (ZB) for the production of adhesion promoter layer B according to example 11 from table 1)
A. Herstellung des Lösungsmittelgemisches'. Butylglykol und Wasser wurden miteinander unter Rühren (500 U/min) gemischt. A. Preparation of the solvent mixture. Butyl glycol and water were mixed together with stirring (500 rpm).
B. Die PUR/PAC-Hybriddispersion Bl) (z. B. NeoPac™ E-123) wurde vorgelegt und das Lösemittelgemisch wurde unter Rühren (1000 U/min) innerhalb von 5 min hinzugegeben. Danach wurden die jeweiligen Additive, wie in Tabelle 1 für die Rezeptur-Beispiele 1 bis 13 angegeben (im Fall von Beispiel 11: BYK 346 etc.), schrittweise unter Rühren (500 U/min) mit 5 min Nachrührzeit hinzugegeben. Der pH-Wert wurde bestimmt und unter Rühren (500 U/min) durch portionsweise Zugabe von N,N-Dimethylethylamin auf einen pH-Wert von 7,9 - 8,2 eingestellt. Unter weiterem Rühren (500 U/min) wurde innerhalb von 10 min das Levasil® CC 401 hinzugefügt und 20 min nachgerührt. Der Verdicker Borchi®Gel 0625 wurde mit dem Dissolver unter starkem Rühren (1000 U/min) eindispergiert und für 30 min nachdispergiert lassen. Der pH-Wert wurde erneut bestimmt; falls dieser mit < 7,9 gefunden wurde, so wurde er mit N,N-Dimethylethylamin wieder auf einen Wert von 7,9 - 8,2 eingestellt. Abschließend wurde der Lack über einen 10 pm Beutelfdter filtriert. Tabelle 1: Beispiele für Basislack-Rezepturen I (Nr. 1, 2, 11 erfindungsgemäß, grau hinterlegt = nicht erfindungs gemäß) (Angaben jeweils in Gewichtsteilen): B. The PUR/PAC hybrid dispersion B1) (eg NeoPac™ E-123) was initially taken and the solvent mixture was added with stirring (1000 rpm) within 5 min. Thereafter, the respective additives, as indicated in Table 1 for formulation examples 1 to 13 (in the case of example 11: BYK 346 etc.), were added stepwise with stirring (500 rpm) with a subsequent stirring time of 5 minutes. The pH was determined and adjusted to a pH of 7.9-8.2 with stirring (500 rpm) by adding N,N-dimethylethylamine in portions. With further stirring (500 rpm), the Levasil® CC 401 was added within 10 minutes and stirred for a further 20 minutes. The thickener Borchi®Gel 0625 was dispersed with the dissolver while stirring vigorously (1000 rpm) and left to remain dispersed for 30 minutes. The pH was determined again; if this was found to be <7.9, it was adjusted again to a value of 7.9-8.2 with N,N-dimethylethylamine. Finally, the lacquer was filtered through a 10 μm bag filter. Table 1: Examples of basecoat formulations I (Nos. 1, 2, 11 according to the invention, gray background = not according to the invention) (in each case in parts by weight):
Tabelle 2: Beispiele für Basislack-Rezepturen II (Angaben jeweils in Gewichtsteilen): Table 2: Examples of basecoat formulations II (in each case in parts by weight):
Schritt 2: Formulierung eines lösemittelhaltigen, physikalisch trocknenden und UV-härtenden Decklackes (Zusammensetzung (ZA) zur Herstellung von Deckschicht A) (Beispiel A aus Tabelle 3) Step 2: Formulation of a solvent-based, physically drying and UV-curing top coat (composition (ZA) for the production of top coat A) (Example A from Table 3)
A. Herstellung des Halbfabrikats'. l-Methoxy-2 -propanol (MPA) wurde vorgelegt. BYK 306, Esacure™ One, Omnirad® 819 Tinuvin® 400 und Tinuvin® 123 wurden unter Rühren (500 U/min) hinzugefugt. Es wurde bei Raumtemperatur gerührt, bis Esacure™ One vollständig gelöst war. Die Lösung wurde über einen 5 pm Beutelfilter filtriert. Bei Lagerung der Lösung musste auf Lichtausschluss geachtet werden. (Fotoinitiator)A. Production of the semi-finished product. 1-Methoxy-2-propanol (MPA) was submitted. BYK 306, Esacure™ One, Omnirad® 819 Tinuvin® 400 and Tinuvin® 123 were added with stirring (500 rpm). It was stirred at room temperature until Esacure™ One was completely dissolved. The solution was filtered through a 5 µm bag filter. When storing the solution, care had to be taken to exclude light. (photoinitiator)
B. In einem inertisierten Rührreaktor wurde l-Methoxy-2 -propanol (MPA) vorgelegt. Grießförmiges Degalan® M 920 wurde unter stetem Rühren (500 U/min) in das MPA eingetragen, so dass eine Suspension entstand und sich das Granulat nicht absetzte. Unter ständigem Rühren und bei aufgesetztem Rückflusskühler wurde das Gemenge langsam auf 100 °C erwärmt (Siedepunkt MPA: 119-122 °C). Die Wandtemperatur sollte hierbei 120 °C nicht überschreiten. Man rührte bei 100 °C ca. 4 h. In dieser Zeit entstand eine klare Lösung des Polymers (Kontrolle: Glasablauf; es durften keine Gelteilchen erkennbar sein). Die Viskosität stieg an. Danach kühlte man die Lösung auf 30 °C ab. Unter Rühren (100 U/min) wurde das Ha/6/a6ntohinzugefügt. Es wurde weitere 30 Minuten bei 30 °C gerührt, um eine homogene Mischung herzustellen. Weiteres 1- Methoxy-2 -propanol konnte wahlweise am Anfang vorgelegt oder entsprechend zum Nachspülen der Vorlage verwendet werden. Danach ließ man 2 Stunden rühren, um eine homogene Mischung herzustellen (Sichtkontrolle: Es durften keine Schlieren sichtbar sein). Abschließend wurde das Produkt abgefüllt und dabei über einen 100 pm Filter filtriert. B. 1-Methoxy-2-propanol (MPA) was placed in an inerted stirred reactor. Grit-like Degalan® M 920 was added to the MPA with constant stirring (500 rpm) so that a suspension formed and the granules did not settle. The mixture was slowly heated to 100° C. (boiling point MPA: 119-122° C.) with constant stirring and with the reflux condenser fitted. The wall temperature should not exceed 120 °C. The mixture was stirred at 100° C. for about 4 hours. During this time, a clear solution of the polymer was formed (control: glass drain; no gel particles should be discernible). The viscosity increased. The solution was then cooled to 30.degree. With stirring (100 rpm) the Ha/6/a6nto was added. Stirring was continued at 30° C. for a further 30 minutes in order to produce a homogeneous mixture. More 1-methoxy-2-propanol could either be initially introduced at the beginning or used accordingly for rinsing the receiver. The mixture was then stirred for 2 hours in order to produce a homogeneous mixture (visual inspection: no streaks should be visible). Finally, the product was bottled and filtered through a 100 μm filter.
Tabelle 3: Beispiele für Decklack-Rezepturen (basierend aufWO2014198749Al): Table 3: Examples of top coat formulations (based on WO2014198749A1):
Schritt 3: Herstellung mehrschichtig lackierter Kunststofffolien C (Beschichtung / Trocknung / Kaschierung - Beispiel) Die Beschichtung der Kunststofffolien C mit den vorgenannten Beschichtungsmitteln erfolgte konsekutiv an der Versuchsbeschichtungsanlage mittels eines Magnetrakel-Systems auf einer Gesamtbreite von 300 mm. In einem ersten Schritt wurde der Basislack mit einer Nassschichtdicke von ca. 65 pm bei einem Vorschub von 1 m/min beschichtet. Die Trockenstrecke beinhaltete 7 Zonen mit jeweils 1 m Länge. Temperatur Zone 1: 23 °C, Temperatur Zonen 2-6: 110 °C. In einem ersten Schritt wurde der Decklack mit einer Nassschichtdicke von ca. 35 pm bei einem Vorschub von 1 m/min beschichtet. Die Trockenstrecke beinhaltete 7 Zonen mit jeweils 1 m Länge. Temperatur Zone 1: 23 °C, Temperatur Zonen 2-6: 110 °C. Nach jeder Beschichtung wurde die trockene & blockfeste, aber noch weiche Lackschicht mit einer PE/PP-Schutzfolie kaschiert, um Kratzer und Staub auf der Oberfläche des Halbzeugs zu minimieren. Die hierbei verwendeten Substrate und erhaltenen Halbzeuge sind beispielhaft wie folgt charakterisiert: Tabelle 4: Substrat- und Halbzeugcharakterisierung Step 3: Production of multi-layer coated plastic films C (coating/drying/laminating - example) The coating of the plastic films C with the aforementioned coating agents took place consecutively on the test coating system using a magnetic doctor blade system over a total width of 300 mm. In a first step, the base paint was coated with a wet film thickness of approx. 65 μm at a feed rate of 1 m/min. The drying section contained 7 zones, each 1 m long. Temperature zone 1: 23 °C, temperature zones 2-6: 110 °C. In a first step, the top coat was coated with a wet layer thickness of approx. 35 μm at a feed rate of 1 m/min. The drying section contained 7 zones, each 1 m long. Temperature zone 1: 23 °C, temperature zones 2-6: 110 °C. After each coating, the dry and non-blocking but still soft paint layer was laminated with a PE/PP protective film to minimize scratches and dust on the surface of the semi-finished product. The substrates used and the semi-finished products obtained are characterized as follows: Table 4: Substrate and semi-finished product characterization
Die Schrite 4 bis 7 stellen die durchgefuhrte Verarbeitung der erfindungsgemäßen Schichtsysteme und relevanter Vergleichsmuster dar, die für eine abschließende anwendungstechnische Bewertung der Merkmale (Schrit 8) erforderlich sind. Die sachkundige Verarbeitung der Schichtsysteme im sog. Film-Insert-Molding Prozess (FIM) ist eine Voraussetzung für die vergleichende Bewertung der verschiedenen Schichtsysteme. Steps 4 to 7 represent the processing that has been carried out of the layer systems according to the invention and relevant comparative samples, which are required for a final evaluation of the features in terms of application technology (step 8). The expert processing of the layer systems in the so-called film insert molding process (FIM) is a prerequisite for the comparative evaluation of the different layer systems.
Schritt 4: Sieb-Bedruckung einseitig lackbeschichteter Kunststofffolien (generisches Beispiel)Step 4: Screen printing of plastic foils coated on one side (generic example)
PC- und (Makrofol® DE 1-1), PC/PMMA- (Makrofol® SR906) wurden als Bogenware nach Angaben des Herstellers im Siebdruckverfahren teilweise bedruckt und getrocknet. Noriphan® HTR ist speziell für das Hinterspritzen von Folien entwickelt worden und seit 1997 im Einsatz. Durch das Hinterdrucken kann zum einen ein Dekor auf der Folie erzeugt werden, zum anderen dient die Farbe auch als Haftvermitler für das Hinterspritzen mit PC/ABS Materialien. PC and (Makrofol® DE 1-1), PC/PMMA (Makrofol® SR906) were partially screen printed and dried as sheets according to the manufacturer's instructions. Noriphan® HTR was specially developed for back-injection molding of films and has been in use since 1997. On the one hand, back-printing can be used to create a decoration on the foil, on the other hand, the color also serves as an adhesion promoter for back-injection molding with PC/ABS materials.
Halbautomatische Siebdruckmaschine: ESC (Europa Siebdruck Centrum)Semi-automatic screen printing machine: ESC (Europa Siebdruck Centrum)
Siebgewebe: 80 THT Polyester Screen fabric: 80 THT polyester
Rakel: RKS -Rakel Squeegee: RKS squeegee
Trockenfilm-Schichtdicke: 10-12 pm Dry film layer thickness: 10-12 pm
Die bedruckten Bögen wurden mitels kontinuierlichen Durchlaufofen (Heißluft / IR Flachkanal, Hersteller SPS, Wuppertal) bei einer Geschwindigkeit von 3 m/min (Folientemperatur 85°C) vorgetrocknet. Alle Folienwaren waren anschließend grifftrocken und blockfest. Siebdruckfarbe: Noriphan® HTR 952The printed sheets were predried using a continuous tunnel oven (hot air/IR flat channel, manufacturer SPS, Wuppertal) at a speed of 3 m/min (film temperature 85° C.). All film goods were then dry to the touch and block-resistant. Screen printing ink: Noriphan® HTR 952
Anzahl Druckschichten: 2x Number of print layers: 2x
Nachtrocknung: 3 h bei 80°C Post-drying: 3 hours at 80°C
Für das Hinterspritzen der Folien bzw. Farben ist eine Nachtrocknung vom Hersteller empfohlen um den Restlösemitelgehalt zu reduzieren. The manufacturer recommends post-drying for back-injection of the foils or colors in order to reduce the residual solvent content.
Schritt 5: Thermoformung / Hochdruckformung rückseitig bedruckter und vorderseitig lackbeschichteter Kunststofffolien (generisches Beispiel) Step 5: Thermoforming / High Pressure Forming of Back Printed and Front Paint Coated Plastic Sheets (Generic Example)
Die HPF-Verformungsversuche wurden auf einer SAMK 360 - Anlage (Hersteller HDVF Kunststoffmaschinen GmbH) ausgeführt. Das Werkzeug wurde auf 100 °C elektrisch beheizt. Die Folienaufheizung wurde mitels IR Strahler bei 240-260-280 °C vorgenommen. Die Heizzeit betrug 16 Sekunden (sek). Es wurde eine Folientemperatur von ca. 170 °C erreicht. Die Verformung erfolgte bei einem Verformungsdruck von 100 bar. Das Verformungswerkzeug war eine HL-Blende. The HPF deformation tests were carried out on a SAMK 360 system (manufacturer HDVF Kunststoffmaschinen GmbH). The tool was electrically heated to 100 °C. The foil was heated by means of an IR radiator at 240-260-280 °C. The heating time was 16 seconds (sec). A foil temperature of approx. 170 °C was reached. The deformation took place at a deformation pressure of 100 bar. The deformation tool was an HL bezel.
Der Folienbogen wurde auf einer Palete positionsgenau fixiert. Die Palete fuhr durch die Verformungsstation in die Heizzone und verweilte dort die eingestellte Zeit (16 s). Dabei wurde die Folie so aufgeheizt, dass die Folie kurzzeitig eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes erfuhr, der Kem der Folie war ca. 10-20 °C kälter. Dadurch war die Folie relativ stabil, wenn sie in die Verformungsstation eingefahren wurde. The film sheet was fixed in the exact position on a pallet. The pallet drove through the forming station into the heating zone and stayed there for the set time (16 s). The film was heated in such a way that the film briefly experienced a temperature above the softening point, the core of the film was approx. 10-20° C. colder. As a result, the film was relatively stable as it entered the forming station.
In der Verformungsstation wurde die Folie durch Zufahren des Werkzeuges über dem eigentlichen Werkzeug fixiert, gleichzeitig wurde mitels Gasdruck die Folie über das Werkzeug geformt. Die Druckhaltezeit sorgte dafür, dass die Folie das Werkzeug passgenau abformte. Nach der Haltezeit wurde der Gasdruck wieder entlastet. Das Werkzeug öffnete sich und die umgeformte Folie wurde aus der Verformungsstation herausgefahren. In the shaping station, the film was fixed over the actual tool by closing the tool; at the same time, the film was formed over the tool using gas pressure. The pressure holding time ensured that the film molded the tool precisely. After the holding time, the gas pressure was released again. The tool opened and the formed film was moved out of the forming station.
Die Folie wurde anschließend von der Palete entnommen und konnte nun mit UV-Licht ausgehärtet werden. The film was then removed from the pallet and could now be cured with UV light.
Mit dem verwendeten Werkzeug wurden Radien bis herunter auf 1 mm abgebildet. With the tool used, radii were mapped down to 1 mm.
Formwerkzeug : HVAC Panel TCF= Internes Testwerkzeug; Mold Tool : HVAC Panel TCF= Internal Test Tool;
Heizlüftungsblende zur Herstellung von Folien für denHeating ventilation screen for the production of foils for the
Autoinnenausbau car interior design
Maschine: HD VF Penzberg, Kunststoffmaschinen (Typ: SAMK 360)Machine: HD VF Penzberg, plastics machines (Type: SAMK 360)
Temp. Heizstrahler: Obere Heizung: 280 °C - 260 °C - 240 °C Temp. Radiant heater: Upper heater: 280 °C - 260 °C - 240 °C
Untere Heizung: 280 °C - 260 °C - 240 °CBottom heater: 280℃ - 260℃ - 240℃
Verformungsdruck : 100 bar Deformation pressure : 100 bar
Druckhaltezeit: 10 Sekunden (sek) Luftheizung: 300°C Pressure holding time: 10 seconds (sec) Air heating: 300°C
Schließgeschwindigkeit: 75% Closing speed: 75%
Öffnungsgeschwindigkeit: 40% Opening speed: 40%
Heizzeiten: 16 sek bei Makrofol® DE1-1, ca. 180°C OberflächentemperaturHeating times: 16 seconds for Makrofol® DE1-1, approx. 180°C surface temperature
16 sek bei Makrofol® SR906, ca. 180°C Oberflächentemperatur 16 seconds for Makrofol® SR906, approx. 180°C surface temperature
Schritt 6: UV-Härtung verformter, bedruckter und lackbeschichteter KunststofffolienStep 6: UV curing of formed, printed and coated plastic films
(generisches Beispiel) (generic example)
Die UV-Härtung der erfmdungsgemäßen Beschichtung wurde mit einer Quecksilberdampf- Hochdrucklampe vom Type evo 7 dr (ssr engineering GmbH, Lippstadt, Deutschland) ausgefiihrt. Die Anlage war ausgestattet mit dichroitischem Reflektoren und Quarzscheiben und hatte eine spezifische Leistung von 160 W/cm. Die Oberflächentemperatur beim UV-Härten sollte > 60 °C erreichen. The UV curing of the coating according to the invention was carried out using an evo 7 dr high-pressure mercury vapor lamp (ssr engineering GmbH, Lippstadt, Germany). The system was equipped with dichroic reflectors and quartz discs and had a specific power of 160 W/cm. The surface temperature during UV curing should reach > 60 °C.
Die Angaben zur UV-Dosis wurden mit einem Lightbug ILT 490 (International Light Technologies Inc., Peabody MA, USA) ermittelt. Die Angaben zur Oberflächentemperatur wurden mit Temperatur-Teststreifen der Marke RS (Bestellnummer 285-936; RS Components GmbH, Bad Hersfeld, Deutschland) ermittelt. The information on the UV dose was determined using a Lightbug ILT 490 (International Light Technologies Inc., Peabody MA, USA). The data on the surface temperature were determined using temperature test strips from the RS brand (order number 285-936; RS Components GmbH, Bad Hersfeld, Germany).
UV-Anlage: SSR UV system: SSR
Lampentyp: Quecksilber CM-Strahler 80W/cm Lamp type: Mercury CM emitter 80W/cm
Lampenabstand: 50 mm Lamp spacing: 50mm
UV-Intensität: 1200 mW/cm2 UV intensity: 1200mW/ cm2
UV-Dosis: 2 Durchgänge je 1300mJ/cm2 UV dose: 2 passes each 1300mJ/cm 2
Bandvorschub: 4 m/min Tape feed: 4 m/min
Schritt 7: Herstellung von Spritzguss (FIM)-Form teilen Step 7: Making Injection Molding (FIM) Mold Parts
Die Versuche wurden auf einer Spritzgießmaschine der Firma Arburg, Typ Allrounder 560 C 2000- 675/350 durchgefiihrt. Die Maschine hat einen Schneckendurchmesser von 45 mm und als Werkzeug wurden wahlweise die Covestro Heizlüfter-Blende oder eine spezielle Testgeometrie zur Erprobung von Microcracks eingesetzt. The tests were carried out on an Arburg Allrounder 560 C 2000-675/350 injection molding machine. The machine has a screw diameter of 45 mm and either the Covestro fan heater screen or a special test geometry for testing microcracks was used as the tool.
Die dreidimensional (3D-) geformten, transparenten Folien wurden mit Makrolon® 2447 (Polycarbonat, Bayer) mit einer Massetemperatur von 280 °C hinterspritzt. Die Füllzeit zur Füllung des Werkzeuges betrug 2 sek. Die Werkzeugtemperatur wurde variiert. Es konnten gute Ergebnisse mit einer Werkzeugtemperatur im Bereich von > 60 °C und < 80 °C erreicht werden. Einen negativen Effekt gab es diesbezüglich visuell nicht. Die Nachdruckzeit betrug 12 sek und die Kühlzeit lag bei 20 sek. Anlagentyp: ARBURG 570C, Arburg (Typ: Allrounder 2000-675)The three-dimensional (3D) shaped, transparent films were back-injected with Makrolon® 2447 (polycarbonate, Bayer) with a melt temperature of 280 °C. The filling time for filling the mold was 2 seconds. The mold temperature was varied. Good results were achieved with a mold temperature in the range of > 60 °C and < 80 °C. There was no visual negative effect in this regard. The holding pressure time was 12 seconds and the cooling time was 20 seconds. Plant type: ARBURG 570C, Arburg (Type: Allrounder 2000-675)
Spritztemperatur: 280°C Masse Injection temperature: 280°C mass
Werkzeugtemperatur: Angusseite = Folienseite 60°C; Schließseite= 80°C Mold temperature: sprue side = foil side 60°C; Closing side= 80°C
Einspritzdruck: 890 bar Injection pressure: 890 bar
Hinterspritzmaterial: Makrolon® 2447 (Polycarbonat, Covestro AG, Leverkusen, DE)Back injection material: Makrolon® 2447 (polycarbonate, Covestro AG, Leverkusen, DE)
Füllzeit: 2 sek Filling time: 2 sec
Schritt 8: Abprüfung der Oberflächen der verformten Folien und der Formteile Step 8: Checking the surfaces of the formed foils and molded parts
Schritt 8 dient zur Belegung, welche anwendungstechnischen Prüfergebnisse mit verschiedenen, erfindungsgemäßen bzw. dem Stand der Technik entsprechenden Schichtsystemen erhalten wurden. Hiermit konnte gezeigt werden, dass jede Lackschicht des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus, für sich alleingenommen, mangelhafte bzw. schlechtere anwendungstechnische Resultate liefert als das Gesamtschichtsystem A-B-C: Die Haftvermittlerschicht alleine besteht alle Tests ebenso wenig (insbesondere: Lösemittelbeständigkeit schlecht) wie die Deckschicht (insbesondere: Haftung nur auf PMMA-Oberflächen, nicht auf PC). Erst eine Kombination von Haftvermittlerschicht und Deckschicht liefert eine im Vergleich zu kommerziellen Systemen vorteilhafte, dem Stand der Technik überlegene Kombination von Eigenschaften (vgl. Tabellen 5 und 6 vs. Tabellen 7 und 8).Step 8 serves to document which performance test results were obtained with different layer systems according to the invention or corresponding to the prior art. It was thus possible to show that each paint layer of the layer structure according to the invention, taken on its own, provides unsatisfactory or worse application-related results than the overall layer system ABC: the adhesion promoter layer alone does not pass all the tests (in particular: solvent resistance is poor) like the top layer (in particular: adhesion only on PMMA surfaces, not on PC). Only a combination of adhesion promoter layer and top layer provides a combination of properties that is advantageous in comparison to commercial systems and superior to the prior art (cf. Tables 5 and 6 vs. Tables 7 and 8).
Als Referenzmaterialien wurden Formteile, die mit kommerziell erhältlichen Vergleichsprodukten hergestellt wurden, verwendet. Folgende Oberflächen wurden beispielhaft bewertet: Moldings that were produced with commercially available comparison products were used as reference materials. The following surfaces were evaluated as examples:
Makrofol® HF312, Covestro AG, Leverkusen, DE (PUD-basierter Lack auf Polycarbonat- Folie) Makrofol® HF312, Covestro AG, Leverkusen, DE (PUD-based paint on polycarbonate film)
Makrofol® HF338, Covestro AG, Leverkusen, DE (acrlyatbasierter Lack auf Basis PC/PMMA-Folie) Makrofol® HF338, Covestro AG, Leverkusen, DE (acrylic paint based on PC/PMMA film)
Tabelle 5: Experimentelle Ergebnisse - erfindungs gemäße Haftvermittlerschichten (Haftung auf Polycarbonat- und Poly(meth)acrylat-Oberflächen): 1 h Regeneration bei 23 °C) GT 0 (PMMA) GT 0 (PMMA) Table 5: Experimental results - adhesion promoter layers according to the invention (adhesion to polycarbonate and poly(meth)acrylate surfaces): 1 h regeneration at 23 °C) GT 0 (PMMA) GT 0 (PMMA)
Tabelle 6: Experimentelle Ergebnisse - erfindungs gemäße Decklacke (Haftung nur auf Poly(meth)acrylat-Oberfläch en ) : Table 6: Experimental results - topcoats according to the invention (adhesion only to poly(meth)acrylate surfaces):
Tabelle 7: Experimentelle Ergebnisse - erfindungs gemäße Beschichtungssysteme (Haftung auf Polycarbonat- und Poly(meth)acrylat-Oberflächen): Table 7: Experimental results - coating systems according to the invention (adhesion to polycarbonate and poly(meth)acrylate surfaces):
Tabelle 8: Experimentelle Ergebnisse - nicht erfindungs gemäße, kommerziell erhältliche Beschichtungssysteme (Haftung entweder (ausschließlich) auf Polycarbonat- oder Poly(meth)acrylat-Oberfläch en ) : Table 8: Experimental results—not according to the invention, commercially available coating systems (adhesion either (exclusively) to polycarbonate or poly(meth)acrylate surfaces):
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21752711 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21752711 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |