DE102004005824A1 - Acrylate-based preparation containing organosilicon units, their preparation and their use - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Organosiliciumverbindungen enthaltende Zubereitung auf Acrylatbasis, wobei die Zubereitung neben mindestens einem Acrylat DOLLAR A (i) mindestens ein aminoalkyl-, alkoxy-, gegebenenfalls alkyl- und gegebenenfalls hydroxyfunktionelles Siloxan, DOLLAR A (ii) mindestens ein 3-(4,5-Dihydroimidazolyl)propyltrialkoxysilan oder ein Umsetzungsprodukt eines 3-(4,5-Dihydroimidazolyl)propyltrialkoxysilans, DOLLAR A (iii) gegebenenfalls ein oder mehrere Organoalkoxysilane, DOLLAR A (iv) gegebenenfalls mindestens ein Umsetzungsprodukt, ausgehend von den Komponenten (i), (ii) und/oder (iii), und DOLLAR A (v) gegebenenfalls mindestens ein Umsetzungsprodukt der vorliegenden Acrylatkomponente mit mindestens einer Komponente aus der Reihe (i), (ii) und (iii) DOLLAR A enthält. DOLLAR A Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Zubereitung und deren Verwendung, insbesondere als strahlenhärtbare, lösungsmittelfreie Druckfarbe.The present invention relates to an acrylate-based preparation containing organosilicon compounds, the preparation containing, in addition to at least one acrylate DOLLAR A (i) at least one aminoalkyl-, alkoxy-, optionally alkyl- and optionally hydroxy-functional siloxane, (DOLLAR A) (ii) at least one 3- (4 , 5-dihydroimidazolyl) propyltrialkoxysilane or a reaction product of a 3- (4,5-dihydroimidazolyl) propyltrialkoxysilane, DOLLAR A (iii) optionally one or more organoalkoxysilanes, DOLLAR A (iv) optionally at least one reaction product, starting from the components (i), (ii) and / or (iii), and DOLLAR A (v) optionally at least one reaction product of the present acrylate component with at least one component from the series (i), (ii) and (iii) DOLLAR A contains. DOLLAR A Furthermore, the present invention relates to a method for producing such a preparation and its use, in particular as a radiation-curable, solvent-free printing ink.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine spezielle Organosiliciumverbindungen enthaltende Zubereitung auf Acrylatbasis, deren Herstellung und deren Verwendung.The The present invention relates to a specific organosilicon compound containing acrylate-based preparation, their preparation and their use.
Oft ist die Haftung einer Zubereitung, beispielsweise die von Farben oder Lacken, nach dem Aufbringen auf einem Substrat wenig zufrieden stellend. Auch ist man nach Möglichkeiten bestrebt lösemittelfreie Systeme bereitzustellen, vgl. u. a. „UV-härtende, lösemittelfreie Tiefdruckfarben", www.coating.de – FARBE&LACK, 108. Jahrgang, 2/2002, Seiten 22 bis 24.Often is the liability of a preparation, for example, that of colors or paints, after application to a substrate little satisfied stellend. Also you are looking for possibilities strives for solvent-free To provide systems, cf. u. a. "UV-curing, solvent-free rotogravure inks", www.coating.de - COLOR & LACK, 108th vintage, 2/2002, pages 22 to 24.
Zur Verbesserung der Haftung wird die Substratoberfläche meist vorbehandelt, beispielsweise chemisch durch Ätzen oder durch Aufbringen eines Primers. Als Primer wird häufig ein Aminoalkylalkoxysilan in Wasser verwendet. Auch werden organofunktionelle Silane sowie Siloxane zur Modifizierung der Eigenschaften von Oberflächen oder als reaktive Komponente in Zubereitungen, insbesondere in Beschichtungszusammensetzungen oder in Compounds, verwendet. Physikalisch kann man eine Substratoberfläche beispielsweise durch eine mechanische Behandlung oder durch eine Bestrahlung vorbehandeln. Jedoch sind solche zusätzlichen Maßnahmen vielfach in Kombination anzuwenden. Darüber hinaus sind Sicherheits-, Umweltschutz- und Arbeitschutzvorschriften zu beachten, insbesondere beim Umgang mit Lösungs- bzw. Verdünnungsmitteln.to To improve adhesion, the substrate surface is usually pretreated, for example chemically by etching or by applying a primer. As a primer is often a Aminoalkylalkoxysilane used in water. Also become organofunctional Silanes and siloxanes for modifying the properties of surfaces or as a reactive component in preparations, in particular in coating compositions or in compounds. Physically, you can, for example, a substrate surface pretreated by a mechanical treatment or by irradiation. However, such additional activities often used in combination. In addition, security, Environmental protection and health and safety regulations to be observed, especially in Dealing with solution or diluents.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine weitere Organosiliciumverbindungen enthaltende Zubereitung auf Acrylatbasis bereitzustellen. Ein besonderes Anliegen war es, eine strahlenhärtbare, im Wesentlichen lösungsmittelfreie Druckfarbe für Anwendungen auf Kunststofffolien bereitzustellen.Of the present invention was based on the object, a further organosilicon compounds containing To provide an acrylate-based preparation. A special concern was it, a radiation-curable, essentially solvent-free printing ink for applications to provide on plastic films.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den Angaben der Patentansprüche gelöst.The Asked object is inventively according to the information of the claims solved.
Überraschender Weise wurde gefunden, dass man in vorteilhafter Weise eine Organosiliciumverbindungen enthaltende Zubereitung auf Acrylatbasis bereitstellen kann, die neben mindestens einem Acrylat,
- (i) mindestens ein aminoalkyl-, alkoxy-, gegebenenfalls alkyl- und gegebenenfalls hydroxyfunktionelles Siloxan,
- (ii) mindestens ein 3-(4,5-Dihydroimidazolyl)propyltrialkoxysilan oder ein Umsetzungsprodukt eines 3-(4,5-Dihydroimidazolyl)propyltrialkoxysilans,
- (iii) gegebenenfalls ein oder mehrere Organoalkoxysilane, vorzugsweise Aminoalkylalkoxysilane,
- (iv) gegebenenfalls mindestens ein Umsetzungsprodukt ausgehend von den Komponenten (i), (ii) und/oder (iii) und
- (v) gegebenenfalls mindestens ein Umsetzungsprodukt der vorliegenden Acrylatkomponente mit mindestens einer Komponente aus der Reihe (i), ii) und ((iii)
- (i) at least one aminoalkyl-, alkoxy-, optionally alkyl- and optionally hydroxy-functional siloxane,
- (ii) at least one 3- (4,5-dihydroimidazolyl) propyltrialkoxysilane or a reaction product of a 3- (4,5-dihydroimidazolyl) propyltrialkoxysilane,
- (iii) optionally one or more organoalkoxysilanes, preferably aminoalkylalkoxysilanes,
- (iv) optionally at least one reaction product starting from the components (i), (ii) and / or (iii) and
- (v) optionally at least one reaction product of the present acrylate component with at least one component from the series (i), ii) and (iii)
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Organosiliciumverbindungen enthaltende Zubereitung auf Acrylatbasis, wobei die Zubereitung neben mindestens einem Acrylat
- (i) mindestens ein aminoalkyl-, alkoxy-, gegebenenfalls alkyl- und gegebenenfalls hydroxyfunktionelles Siloxan,
- (ii) mindestens ein 3-(4,5-Dihydroimidazolyl)propyltrialkoxysilan oder ein Umsetzungsprodukt eines 3-(4,5-Dihydroimidazolyl)propyltrialkoxysilans,
- (iii) gegebenenfalls ein oder mehrere Organoalkoxysilane,
- (iv) gegebenenfalls mindestens ein Umsetzungsprodukt ausgehend von den Komponenten (i), (ii) und/oder (iii) und
- (v) gegebenenfalls mindestens ein Umsetzungsprodukt der vorliegenden Acrylatkomponente mit mindestens einer Komponente aus der Reihe (i), (ii) und (iii)
- (i) at least one aminoalkyl-, alkoxy-, optionally alkyl- and optionally hydroxy-functional siloxane,
- (ii) at least one 3- (4,5-dihydroimidazolyl) propyltrialkoxysilane or a reaction product of a 3- (4,5-dihydroimidazolyl) propyltrialkoxysilane,
- (iii) optionally one or more organoalkoxysilanes,
- (iv) optionally at least one reaction product starting from the components (i), (ii) and / or (iii) and
- (v) optionally at least one reaction product of the present acrylate component with at least one component from the series (i), (ii) and (iii)
So
können
erfindungsgemäße Zubereitungen
mindestens eine Komponente (i) der allgemeinen Formel I
Insbesondere enthält eine erfindungsgemäße Zubereitung auch mindestens eine Komponente (ii) aus der Reihe 3-(4,5-Dihydroimidazolyl)propyltrimethoxysilan und 3-(4,5-Dihydroimidazolyl)propyltriethoxysilan oder deren Umsetzungsprodukte.Especially contains a preparation according to the invention also at least one component (ii) from the series 3- (4,5-dihydroimidazolyl) propyltrimethoxysilane and 3- (4,5-dihydroimidazolyl) propyltriethoxysilane or their reaction products.
Bei der vorliegenden Zubereitung können die Einsatzstoffe bzw. die in der Zubereitung vorliegenden Komponenten nach chemischem Verständnis auch miteinander reagieren (hier auch Umsetzungsprodukte genannt). So können die jeweiligen in der Zubereitung vorliegenden Komponenten kondensieren bzw. cokondensieren, oligomerisieren, umestern, hydrolysieren, äquilibrieren, vernetzen oder einer Michael-Addition – um nur einige Beispiele zu nennen – folgen.at of the present preparation the starting materials or the components present in the preparation according to chemical understanding too react with each other (also called reaction products here). So can condense the respective components present in the preparation or co-condensate, oligomerize, transesterify, hydrolyze, equilibrate, networking or a Michael addition - just to give a few examples call - follow.
Erfindungsgemäße Zubereitungen können so besonders bevorzugt eine Komponente (iii) aus der Reihe der Aminoalkylalkoxysilane, beispielsweise – aber nicht ausschließlich – 3-Aminopropyltrialkoxysilane, 3-Aminopropylmethyldialkoxysilane, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrialkoxysilane, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropylmethyldialkoxysilane oder entsprechende Umsetzungsprodukte der zuvor genannten Verbindungen enthalten, wobei Alkoxy hier bevorzugt für Methoxy und Ethoxy steht.Preparations according to the invention can do that particularly preferably a component (iii) from the series of the aminoalkylalkoxysilanes, for example - but not exclusively - 3-aminopropyltrialkoxysilanes, 3-aminopropylmethyldialkoxysilanes, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrialkoxysilanes, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldialkoxysilanes or corresponding reaction products of the aforementioned compounds wherein alkoxy is here preferably methoxy and ethoxy.
So enthalten erfindungsgemäße Zubereitungen bevorzugt auch einen Gehalt an Komponente (iv), wobei die Umsetzungsprodukte auf der Grundlage der Komponenten (i), (ii) und/oder (iii) eine mittlere Molmasse von 500 bis 1 000 g/mol aufweisen.So contain preparations according to the invention preferably also a content of component (iv), wherein the reaction products based on components (i), (ii) and / or (iii) a have average molecular weight of 500 to 1 000 g / mol.
Darüber hinaus
kann eine erfindungsgemäße Zubereitung
eine Komponente (v) enthalten, die insbesondere das Umsetzungsprodukt
einer Michaeladdition ausgehend von Komponente (ii) und der vorliegenden
Acrylatkomponente ist:
Aminoalkylsilylfunktionalisierung eines
Acrylats durch Michael-Addition
Aminoalkylsilyl functionalization of an acrylate by Michael addition
Darüber hinaus enthält eine erfindungsgemäße Zubereitung einen Gehalt an Alkohol von weniger als 5 Gew.-%, und die vorliegende Zubereitung ist in vorteilhafter Weise ansonsten frei von organischen Lösemitteln.Furthermore contains a preparation according to the invention a content of alcohol of less than 5 wt .-%, and the present Preparation is advantageously otherwise free of organic solvents.
Bevorzugt weist eine vorliegende Zubereitung einen Gehalt an Methanol, Ethanol und/oder Isopropanol von 1 Gew.-ppm bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,01 bis 2 Gew.-%, auf.Prefers For example, a present formulation has a content of methanol, ethanol and / or isopropanol of from 1 ppm by weight to 3% by weight, more preferably 0.01 to 2 wt .-%, on.
Als Acrylatbasis enthalten erfindungsgemäße Zubereitungen bevorzugt mindestens ein Acrylat aus der Reihe Urethanacrylat, funktionelles Acrylat, Triacrylat und/oder Polyesteracrylat.When Acrylate base contain preparations according to the invention preferably at least one acrylate from the series urethane acrylate, functional Acrylate, triacrylate and / or polyester acrylate.
Darüber hinaus können erfindungsgemäße Zubereitungen einen weiteren Gehalt an Farbpigmenten, Fotoinitiatoren, UV-Absorber – um nur einige Beispiele zu nennen – und/oder weitere Additive enthalten.Furthermore can preparations according to the invention a further content of color pigments, photoinitiators, UV absorbers - only to give some examples - and / or contain further additives.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Zubereitung, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine acrylathaltige Ausgangszusammensetzung, vorzugsweise einen acrylathaltigen Lack oder eine acrylathaltige Farbe, insbesondere eine Druckfarbe, mit den Komponenten (i) und (ii) sowie gegebenenfalls den Komponenten (iii), (iv) sowie (v) zusammenbringt und unter guter Durchmischung reagieren lässt.object The present invention further provides a method of preparation a preparation according to the invention, which is characterized in that an acrylate-containing starting composition, preferably an acrylate-containing lacquer or an acrylate-containing Paint, in particular a printing ink, with the components (i) and (ii) and optionally components (iii), (iv) and (v) brings together and reacts with good mixing.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren setzt man als Komponente (i) bevorzugt ein Gemisch aminoalkyl-, alkoxy-, gegebenenfalls alkyl- und gegebenenfalls hydroxyfunktioneller Siloxane ein, wobei man für die Herstellung dieses Gemischs (a) mindestens ein monomeres oder oligomeres Tetraalkoxysilan oder (b) mindestens ein Alkylalkoxysilan oder (c) ein Gemisch aus mindestens einem monomeren Tetraalkoxysilan und/oder einem oligomeren Tetraalkoxysilan und mindestens einem Alkylalkoxysilan durch Zugabe von Wasser und Säure gezielt hydrolysiert und vorkondensiert, dem so erhaltenen, siloxanhaltigen Reaktionsgemisch mindestens ein aminoalkylfunktionelles Alkoxysilan (d) zugibt, wobei das Aminoalkylsilan auf die im Reaktionsgemisch vorliegenden Siloxaneinheiten aufkondensiert sowie im Wesentlichen umhüllt, und man Alkohol aus dem System entfernt.At the inventive method if, as component (i), preference is given to a mixture of aminoalkyl-, alkoxy, optionally alkyl and optionally hydroxyfunktioneller Siloxanes, where for the preparation of this mixture (a) at least one monomeric or oligomeric tetraalkoxysilane or (b) at least one alkylalkoxysilane or (c) a mixture of at least one monomeric tetraalkoxysilane and / or an oligomeric tetraalkoxysilane and at least one Alkylalkoxysilane hydrolyzed by adding water and acid specifically and precondensed, the resulting siloxane-containing reaction mixture at least one aminoalkyl-functional alkoxysilane (d) admits, wherein the aminoalkylsilane on the present in the reaction mixture siloxane units condensed as well as substantially enveloped, and you alcohol from the System removed.
Bei der zuvor beschriebenen Herstellung der Komponente (i) setzt man als Verbindung (a) bevorzugt oligomeres Tetraethoxysilan ein.at the preparation of component (i) described above is used as compound (a), preferably, oligomeric tetraethoxysilane.
Weiterhin bevorzugt ist, dass man bei der Herstellung der Komponente (i) als Verbindung (b) Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, n-Propyltrimethoxysilan, n-Propyltriethoxysilan oder ein Gemisch aus mindestens zwei der zuvor genannten Alkoxysilane einsetzt.Farther it is preferred that in the preparation of component (i) as Compound (b) methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-Propyltriethoxysilane or a mixture of at least two of previously mentioned alkoxysilanes used.
Auch kann man bei der Herstellung der Komponente (i) gemäß (c) die Verbindungen (a) und (b) in einem molaren Verhältnis von 1 : 0 bis 1 : 1 als Gemisch einsetzen.Also, in the preparation of component (i) according to (c), the compounds (a) and (b) in a molar ratio of 1: 0 to 1: 1 as Ge mix.
Als Katalysator verwendet man zur Herstellung der Komponente (i) geeigneterweise eine Säure, insbesondere Chlorwasserstoff. Vorzugsweise setzt man dazu wässrige Salzsäure, vorzugsweise eine etwa 37%ige Salzsäure, in einer Menge von 60 bis 100 Gew.-ppm ein, besonders bevorzugt in einer Menge von 80 bis 90 Gew.-ppm, insbesondere von 84 Gew.-ppm, bezogen auf die Menge der eingesetzten Verbindungen (a) und (b).When Catalyst is suitably used to prepare component (i) an acid, especially hydrogen chloride. It is preferable to use aqueous hydrochloric acid, preferably one about 37% hydrochloric acid, in an amount of 60 to 100 ppm by weight, more preferably in an amount of 80 to 90 wt. ppm, in particular of 84 wt. ppm, based on the amount of compounds (a) and (b) used.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt man bei der Herstellung der Komponente (i) für Hydrolyse und Vorkondensation pro Mol Si der Komponenten (a) und (b) in Summe 0,7 bis 1,6 Mol, vorzugsweise 0,8 bis 1,2, besonders bevorzugt 0,85 bis 1,0 Mol Wasser.At the inventive method is preferred in the preparation of component (i) for hydrolysis and precondensation per mole of Si of components (a) and (b) in total 0.7 to 1.6 mol, preferably 0.8 to 1.2, particularly preferably 0.85 to 1.0 mole of water.
Bei der Herstellung der Komponente (i) führt man Hydrolyse und Vorkondensation der Komponenten (a) oder (b) bzw. (c) erfindungsgemäß in einer mit Alkohol verdünnten Lösung durch. Geeigneterweise enthält das Reaktionsgemisch bis zu 60 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 45 Gew.-%, Alkohol. Bevorzugt wird dabei Methanol oder Ethanol verwendet.at The preparation of component (i) leads to hydrolysis and precondensation the components (a) or (b) or (c) according to the invention in one diluted with alcohol solution by. Suitably contains the reaction mixture up to 60 wt .-%, preferably 20 to 45 wt .-%, Alcohol. Preference is given to using methanol or ethanol.
Hydrolyse und Vorkondensation der Verbindungen (a) oder (b) bzw. (c) werden bei der Herstellung der Komponente (i) vorzugsweise unter Normaldruck bei einer Temperatur von 10 bis 95 °C durchgeführt, insbesondere über 2 bis 3 Stunden bei 70 bis 80 °C.hydrolysis and precondensation of the compounds (a) or (b) or (c) in the preparation of component (i), preferably under atmospheric pressure carried out at a temperature of 10 to 95 ° C, in particular over 2 to 3 hours at 70 to 80 ° C.
Anschließend setzt man bei der Herstellung der Komponente (i) dem bis dahin vorliegenden Reaktionsgemisch vorzugsweise mindestens ein aminoalkylfunktionelles Alkoxysilan als Verbindung (d) zu, wobei Verbindung (d) bevorzugt eine Aminoalkylgruppe aus der Reihe Aminoethyl-aminopropyl, Aminoethyl-aminoethyl-aminopropyl, N-Methylaminopropyl, N-(n-Butyl)aminopropyl, N-Cyclohexylaminopropyl oder N-Phenylaminopropyl und mindestens eine Alkoxygruppe aus der Reihe Methoxy, Ethoxy oder Propoxy trägt.Then sets in the preparation of the component (i) that hitherto present Reaction mixture preferably at least one aminoalkylfunktionelles Alkoxysilane as compound (d) to, wherein compound (d) is preferred an aminoalkyl group from the series aminoethyl-aminopropyl, aminoethyl-aminoethyl-aminopropyl, N-methylaminopropyl, N- (n-butyl) aminopropyl, N-cyclohexylaminopropyl or N-phenylaminopropyl and at least an alkoxy group from the series methoxy, ethoxy or propoxy carries.
Nach Zugabe von (d) werden bevorzugt nochmals 0,8 bis 1,0 Mol Wasser, nun bezogen auf (d), zugesetzt. Gegebenenfalls kann man zum Verdünnen Alkohol anteilig zusetzen.To Addition of (d) is preferably once again 0.8 to 1.0 mol of water, now based on (d), added. Optionally, you can dilute alcohol proportionately.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden bei der Herstellung der Komponente (i) die Verbindungen (a), (b) und (d) vorzugsweise in einem molaren Verhältnis von 1 : 0 : 1 bis 1 : 1 : 1 eingesetzt, d. h. das molare Verhältnis der Komponenten (a + b) zu (d) beträgt vorzugsweise 1 : 1 bis 2 : 1.At the inventive method In the preparation of component (i), the compounds (a), (b) and (d) preferably in a molar ratio of 1: 0: 1 to 1: 1: 1 used, d. H. the molar ratio of the components (a + b) to (d) amounts to preferably 1: 1 to 2: 1.
Insbesondere geht man bei der Herstellung der Komponente (i) so vor, dass man dem Reaktionsgemisch nach Hydrolyse und Vorkondensation der Verbindungen (a) oder (b) bzw. (c) bei einer Temperatur im Bereich von 30 bis 100 °C die Verbindung (d) unter guter Durchmischung zusetzt, über einen Zeitraum von 5 Minuten bis 4 Stunden, insbesondere etwa 30 Minuten bei 70 bis 80 °C, geeigneterweise bei einem pH-Wert von 10 bis 11, reagieren lässt und anschließend Alkohol bei einer Temperatur im Bereich von 40 bis 120 °C, vorzugsweise von 80 bis 90 °C, unter Normaldruck oder unter vermindertem Druck destillativ aus dem System entfernt, so dass (i) vorzugsweise weniger als 5 Gew.-% an freiem Alkohol enthält.Especially In the preparation of component (i), the procedure is followed the reaction mixture after hydrolysis and precondensation of the compounds (a) or (b) or (c) at a temperature in the range of 30 to 100 ° C the Add compound (d) with thorough mixing over one Period of 5 minutes to 4 hours, especially about 30 minutes at 70 to 80 ° C, suitably at a pH of 10 to 11, and then alcohol at a temperature in the range of 40 to 120 ° C, preferably from 80 to 90 ° C, below Normal pressure or distilled under reduced pressure from the system removed, so that (i) preferably less than 5 wt .-% of free Contains alcohol.
Man kann die Komponente (i) aber auch gemäß dem Stand der Technik herstellen und entsprechende Organosiloxane beim vorliegenden Verfahren einsetzen.you However, component (i) can also be produced according to the prior art and use corresponding organosiloxanes in the present process.
So
offenbart
Ebenfalls
kann man Gemische kettenförmiger
und cyclischer Siloxan-Oligomerer
gemäß
Aus
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die zuvor genannten Schutzrechte im vollen Umfang der Offenbarung der vorliegenden Patentanmeldung zuzurechnen sind.It be explicit noted that the aforementioned property rights in full attributable to the disclosure of the present patent application.
Geeigneterweise setzt man beim erfindungsgemäßen Verfahren die Komponente (i) mit 0,05 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise mit 1 bis 9 Gew.-%, insbesondere mit 3 bis 7 Gew.-%, bezogen auf die acrylathaltige Zubereitung, beispielsweise einer anwendungsfertigen Druckfarbe oder eines Lacks auf Acrylatbasis, ein.suitably one sets in the method according to the invention the component (i) with 0.05 to 15 wt .-%, preferably with 1 to 9 wt .-%, in particular with 3 to 7 wt .-%, based on the acrylate-containing Preparation, for example, a ready-to-use printing ink or an acrylate-based paint.
Als Komponente (ii) setzt man beim vorliegenden Verfahren bevorzugt 3-(4,5-Dihydroimidazolyl)-propyltriethoxysilan oder 3-(4,5-Dihydroimidazolyl)propyltriethoxysilan in einer Menge von 0,01 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,1 bis 3 Gew.-%, insbesondere von 0,5 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf die acrylathaltige Zubereitung, d. h. beispielsweise einer anwendungsfertigen Druckfarbe oder eines Lacks auf Acrylatbasis, ein.As component (ii), preference is given in the present process to 3- (4,5-dihydroimidazolyl) propyltriethoxysilane or 3- (4,5-dihydroimidazolyl) propyltriethoxysilane in an amount of from 0.01 to 5 Wt .-%, particularly preferably from 0.1 to 3 wt .-%, in particular from 0.5 to 1.5 wt .-%, based on the acrylate preparation, ie, for example, a ready-to-use ink or an acrylate-based paint, a ,
Darüber hinaus kann man beim erfindungsgemäßen Verfahren die Komponenten (i) und (ii) gemeinsam mit der Komponente (iii) in einem Gewichtsverhältnis von 7 : 1 : 1 bis 3 : 0 : 1, vorzugsweise von 7 : 0 : 1 bis 4 : 1 : 1, besonders vorzugsweise von 5 : 0 : 1 bis 5 : 1 : 1, einsetzen, wobei (iii) bevorzugt aus der Reihe N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltriethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropylmethyldiethoxysilan, 3-Aminopropylmethyldimethoxysilan, 3-Aminopropylmethyldiethoxysilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan und 3-Aminopropyltriethoxysilan ausgewählt ist. D. h., die Komponenten (i) und (ii) werden bevorzugt in einem Gewichtsverhältnis von 3 : 0 bis 7 : 1 eingesetzt. Ferner bevorzugt man für den Einsatz der Komponenten (ii) und (iii) ein Gewichtsverhältnis von 0 : 1 bis 1 : 1 und ein Gewichtsverhältnis der Komponenten (i) zu (iii) von 3 : 1 bis 7 : 1, insbesondere von 4 : 1 bis 5 : 1, wobei das Gewichtsverhältnis von [(i) + (ii)] zu (iii) geeigneterweise 3 : 1 bis 8 : 1 beträgt.Furthermore can be in the inventive method components (i) and (ii) together with component (iii) in a weight ratio from 7: 1: 1 to 3: 0: 1, preferably from 7: 0: 1 to 4: 1: 1, more preferably from 5: 0: 1 to 5: 1: 1, use, where (iii) is preferably selected from the series N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane and 3-aminopropyltriethoxysilane is selected. That is, the components (i) and (ii) are preferably used in a weight ratio of 3: 0 to 7: 1 used. Furthermore, it is preferred for the use of Components (ii) and (iii) a weight ratio of 0: 1 to 1: 1 and a weight ratio of components (i) to (iii) from 3: 1 to 7: 1, in particular of 4: 1 to 5: 1, wherein the weight ratio of [(i) + (ii)] to (iii) suitably 3: 1 to 8: 1.
Weiterhin wird beim erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, dass man die Komponenten (i), (ii) und gegebenenfalls (iii) in Summe mit 0,1 bis 25 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt mit 1 bis 10 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mit 2 bis 8 Gew.-%, insbesondere mit 3 bis 7 Gew.-%, pro 100 Gewichtsteilen einer acrylathaltigen Zubereitung, beispielsweise einer acrylathaltigen Druckfarbe oder eines Lacks, einsetzt, wobei aber auch die Werte 4, 5, 7 und 9 Gew.-% sowie alle Zwischenwerte der Werte von 0,10 bis 25,00 Gew.-% hier hervorgehoben werden. So setzt man beim erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt das aus den Komponenten (i), (ii) und ggf. (iii) erhaltene Produktgemisch einer acrylathaltigen Zusammensetzung unter guter Durchmischung zu, wobei man erfindungsgemäß eine anwendungsfertige, UV-härtbare Zubereitung auf Acrylatbasis erhält, die sich bei Applikation besonders vorteilhaft durch hervorragende Hafteigenschaften auf Substratoberflächen auszeichnet.Farther becomes in the procedure according to invention preferably that the components (i), (ii) and optionally (iii) in total from 0.1 to 25 parts by weight, more preferably from 1 to 10% by weight, most preferably from 2 to 8% by weight, in particular with 3 to 7 wt .-%, per 100 parts by weight of an acrylate-containing Preparation, for example, an acrylate-containing printing ink or a But also the values 4, 5, 7 and 9 wt .-% as well as all intermediate values of the values from 0.10 to 25.00% by weight here be highlighted. So you put in the process of the invention preferably that obtained from components (i), (ii) and optionally (iii) Product mixture of an acrylate-containing composition with thorough mixing to, according to the invention, a ready-to-use, UV-curable Preparation based on acrylate, which is particularly advantageous in application by excellent Adhesive properties on substrate surfaces.
Im Allgemeinen führt man das erfindungsgemäße Verfahren derart aus, indem man zunächst die Komponente (i) durch gezielte Hydrolyse und Kondensation der Verbindungen (a) oder (b) bzw. (c) umsetzt und das Gemisch so erhaltener Umsetzungsprodukte anschließend mit mindestens einer Verbindung gemäß (d), gegebenenfalls unter weiterem Zusatz von Wasser, reagieren lässt. Die Umsetzungen der Verbindungen (a) oder (b) bzw. (c) werden geeigneterweise in Gegenwart von Säure als Katalysator durchgeführt. Bei Zugabe von Verbindung (d) steigt der pH-Wert im Reaktionsgemisch in der Regel gegen 10 bis 11 an. Geeigneterweise lässt man das Reaktionsgemisch unter guter Durchmischung reagieren und kann anschließend zumindest anteilig Alkohol aus dem System entfernen.in the Generally leads the process according to the invention so by first the component (i) by targeted hydrolysis and condensation of Compounds (a) or (b) or (c) and the mixture thus obtained Followed by reaction products with at least one compound according to (d), optionally under further addition of water, allowed to react. The reactions of the compounds (a) or (b) or (c) are suitably in the presence of acid as Catalyst performed. When compound (d) is added, the pH in the reaction mixture increases usually around 10 to 11. Suitably one lets the reaction mixture can react with good mixing and can subsequently at least partially remove alcohol from the system.
Nachfolgend setzt man Komponente (i) in der Regel mit Komponenten (ii) und/oder (iii) sowie gegebenenfalls unter Zusatz von Hilfsstoffen um.following Component (i) is usually added with components (ii) and / or (iii) and optionally with the addition of excipients.
Die zuvor dargelegten Umsetzungen können in geeigneten Löse- bzw. Verdünnungsmitteln durchgeführt werden. Bei der Umsetzung entstehender Alkohol bzw. bereits vorliegende Löse- oder Verdünnungsmittel kann man nach der Umsetzung zumindest anteilig aus dem System entfernen.The previously described reactions can be found in suitable solvent or diluents carried out become. In the resulting alcohol or existing existing Dissolve or thinner you can at least partially remove from the system after the implementation.
In der Regel mischt man das so erhaltene Produktgemisch nun mit einer Zusammensetzung auf Acrylatbasis, insbesondere einem Lack oder einer Druckfarbe, und lässt es reagieren, beispielsweise über ca. 30 bis 60 Minuten bei Raumtemperatur. Danach kann die vorliegende acrylathaltige Zubereitung erfindungsgemäß verarbeitet werden.In usually mixes the product mixture thus obtained now with a Acrylate-based composition, in particular a lacquer or a Printing ink, and leaves it will react, for example, over about 30 to 60 minutes at room temperature. After that, the present acrylate-containing preparation according to the invention are processed.
So modifizierte Zubereitungen auf Acrylatbasis sind in der Regel niedrigviskose Systeme und zeichnen sich durch eine hervorragende Verarbeitbarkeit sowie durch ausgezeichnete Hafteigenschaften auf damit behandelten Substratoberflächen aus.So modified acrylate-based formulations are generally of low viscosity Systems and are characterized by excellent processability as well as by excellent adhesive properties on it treated Substrate surfaces.
Somit ist auch Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Zubereitung, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist.Consequently is also the subject of the present invention a preparation, those according to the inventive method available is.
Weiterhin ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Zubereitung oder einer solchen hergestellt bzw. erhalten nach dem vorliegenden Verfahren für die Beschichtung bzw. Beschriftung von Naturstoffen, Kunststoffen, Kunststofffolien, Metall oder Metallfolien.Farther The object of the present invention is the use of a preparation according to the invention or produced or obtained according to the present Procedure for the coating or labeling of natural materials, plastics, Plastic films, metal or metal foils.
Insbesondere verwendet man eine erfindungsgemäße Zubereitung für die Beschichtung von Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), vorzugsweise orientiertem Polypropylen (OPP), Polyethylenterephthalat (PET), Polyamid (PA), vorzugsweise orientiertem Polyamid, Aluminium oder Verbundwerkstoffen daraus, beispielsweise PPAM-Folie (Polypropylen/-Polyamid).Especially one uses a preparation according to the invention for the Coating of polyethylene (PE), polypropylene (PP), preferably oriented Polypropylene (OPP), polyethylene terephthalate (PET), polyamide (PA), preferably oriented polyamide, aluminum or composites thereof, For example, PPAM film (polypropylene / polyamide).
Insbesondere verwendet man eine erfindungsgemäße Zubereitung als Druckfarbe.Especially one uses a preparation according to the invention as printing ink.
Besonders vorteilhaft kann man eine erfindungsgemäße Zubereitung beim Flexodruck-Verfahren verwenden.Especially Advantageously, a preparation according to the invention in the flexographic printing process use.
Dieses Druckverfahren zählt zum Hochdruck, wobei die auf eine Walze aufgeklebte elastische Druckform (Klischee) aus zu druckenden, hoch gestellten, spiegelverkehrten Teilen und tiefer liegenden, nicht druckenden Teilen besteht. Die dünnflüssige Druckfarbe wird in der Regel mittels einer Rasterwalze, die je nach Rasterung unterschiedliche Farbmengen aufnehmen kann, aus der Farbwanne auf das Klischee gebracht und von diesem direkt auf den Bedruckstoff übertragen.This Printing process counts to the high pressure, wherein the glued on a roller elastic printing plate (Cliche) from printed, raised, mirror-inverted Parts and lower lying, non-printing parts. The low-viscosity printing ink is usually done by means of an anilox roller, depending on the screening can absorb different amounts of color, from the ink tray to the Cliché and transferred from this directly to the substrate.
Daher ist auch Gegenstand die Verwendung einer erfindungsgemäßen Zubereitung für die Erzeugung einer Beschichtung nach dem Flexodruck-Verfahren.Therefore is also the subject of the use of a preparation according to the invention for the Production of a coating by the flexographic printing process.
Die Beschichtung von Substraten mit einer erfindungsgemäßen Zubereitung kann aber auch mittels üblicher lacktechnischer Auftragsverfahren, wie Streichen, Tauchen, Spritzen etc., erfolgen.The Coating of substrates with a preparation according to the invention but also by means of usual coating application process, such as brushing, dipping, spraying etc., take place.
Erfindungsgemäße Zubereitungen können vorteilhaft durch Bestrahlung gehärtet werden.Preparations according to the invention can be beneficial hardened by irradiation become.
So erfolgt nach dem Beschichtungsschritt in der Regel die Aushärtung der Beschichtung. Insbesondere wird vorteilhaft eine gleichmäßige Aushärtung der vorliegenden Beschichtung durch UV-Härtung unter Inertgas erzielt.So After the coating step, the curing of the Coating. In particular, a uniform curing of the advantageous present coating achieved by UV curing under inert gas.
Somit ist ebenfalls Gegenstand die Verwendung einer erfindungsgemäßen Zubereitung oder einer solchen hergestellt bzw. erhalten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren für eine UV- oder Elektronenstrahlvernetzende Beschichtung. Solche Beschichtungen weisen in der Regel eine hervorragende Haftung auf einem der oben genannten Substrate auf und besitzen üblicherweise Schichtdicken von etwa ≤ 100 μm, insbesondere von 0,5 bis 80 μm, insbesondere von 1 bis 50 μm.Consequently is also the subject of the use of a preparation according to the invention or produced or obtained by the process according to the invention for one UV or electron beam crosslinking coating. Such coatings usually have excellent adhesion on one of the above mentioned substrates and usually have layer thicknesses of about ≤ 100 microns, in particular from 0.5 to 80 μm, in particular from 1 to 50 microns.
Weiterhin ist Gegenstand eine Beschichtung erhältlich nach mindestens einem der Ansprüche 28 bis 32.Farther subject is a coating available after at least one the claims 28 to 32.
Insbesondere sind somit auch Kunststoffe, Kunststofffolien, Metalle, Metallfolien oder Verbundwerkstoffe aus Metall und Kunststoff, die mit einer erfindungsgemäßen Beschichtung vorteilhaft versehen sind, Gegenstand der vorliegenden Erfindung.Especially are thus also plastics, plastic films, metals, metal foils or composites of metal and plastic, with a coating according to the invention provided advantageous, subject of the present invention.
Weiterhin zählen zu den Gegenständen der vorliegenden Erfindung Artikel auf Basis eines Materials gemäß Anspruch 34, beispielsweise – aber nicht ausschließlich – Kunststoffe, Kunststofffolien, Verbundwerkstoffe etc.Farther counting to the objects the present invention article based on a material according to claim 34, for example - but not exclusive - plastics, Plastic films, composites etc.
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert ohne den Schutzbereich zu beschränken.The The present invention is further illustrated by the following examples without to restrict the scope of protection.
Beispiele:Examples:
Beispiel 1example 1
Herstellung des Organosiloxangemischsmanufacturing of the organosiloxane mixture
In einem 1-l-Mehrhalskolben, versehen mit Rührer, Rückflusskühler, Thermometer und Tropftrichter, werden 550 g oligomeres Tetraethoxysilan (Handelsname DYNASIL® 40) vorgelegt. Die Temperatur wird auf 70 °C eingestellt. Innerhalb von 30 Minuten wird eine Mischung von 17 g Wasser, 150 g Ethanol und 0,2 g 37%ige Salzsäure unter Rühren zudosiert. Die Reaktionsmischung wird ca. 2 Stunden gerührt. Danach werden 70 g Aminopropyltrimethoxysilan mit einem pH-Wert von 11 unter Rühren zugegeben und eine Mischung von 5,5 g Wasser und 20 g Ethanol mittels Tropftrichter zugetropft. Man rührt weitere 0,5 Stunden bei 75 bis 80 °C. Bei einer Sumpftemperatur von ca. 60 °C werden nun der eingesetzte Alkohol und der Hydrolysealkohol unter verminderten Druck innerhalb von 2 Stunden abdestilliert. Danach stellt man einen Druck von < 1 mbar ein und lässt die Sumpftemperatur auf max. 90 °C steigen. Das Reaktionsgemisch verbleibt noch 1 Stunde unter diesen Bedingungen, um den restlichen Alkohol zu entfernen. Das entstandene Organosiloxan ist eine klare, farblose niederviskose Flüssigkeit.In a 1-liter multi-necked flask equipped with stirrer, reflux condenser, thermometer and dropping funnel, 550 g of oligomeric tetraethoxysilane (trade name DYNASIL ® 40) are submitted. The temperature is set to 70 ° C. Within 30 minutes, a mixture of 17 g of water, 150 g of ethanol and 0.2 g of 37% hydrochloric acid is added with stirring. The reaction mixture is stirred for about 2 hours. Thereafter, 70 g of aminopropyltrimethoxysilane are added with a pH of 11 with stirring and added dropwise a mixture of 5.5 g of water and 20 g of ethanol by means of a dropping funnel. The mixture is stirred for a further 0.5 hours at 75 to 80 ° C. At a bottom temperature of about 60 ° C, the alcohol used and the hydrolysis alcohol are distilled off under reduced pressure within 2 hours. Then set a pressure of <1 mbar and let the sump temperature to max. Rise 90 ° C. The reaction mixture is left under these conditions for 1 hour to remove the residual alcohol. The resulting organosiloxane is a clear, colorless low viscosity liquid.
Nun werden in einem Becherglas unter Rühren 36 g des zuvor hergestellten Organosiloxans mit 7 g 3-(4,5-Dihydroimidazolyl)propyltriethoxysilan und 7 g N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan gemischt und ca. 30 Minuten gerührt. Man erhält so ein Produktgemisch, das man nun in eine acrylathaltige Zusammensetzung einbringen kann.Now 36 g of the previously prepared are in a beaker with stirring Organosiloxane with 7 g of 3- (4,5-dihydroimidazolyl) propyltriethoxysilane and 7 g of N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane mixed and stirred for about 30 minutes. You get such a product mixture, which is now in an acrylate-containing composition can contribute.
Beispiel 2Example 2
Anwendungsbeispiel und Vergleichexample and comparison
2 kg weiße acrylhaltige Druckfarbe werden mit 140 g des anwendungsfertigen Produkts aus Beispiel 1 gemischt. 1 Stunde nach dem Mischprozess wird Korona vorbehandelte PP-Folie im Flexodruckverfahren unter UV-Härtung bedruckt. Die Haftung des Drucks wird sofort durch Aufkleben von Tesa®-Klebeband und Abriss geprüft. Es haftet keine Farbe am Tesa-Streifen. Dieser Druck besitzt eine ausgezeichnete Haftung zur Oberfläche der PP-Folie.2 kg of white acrylic-containing printing ink are mixed with 140 g of the ready-to-use product from Example 1. 1 hour after the mixing process, Korona pre-treated PP film is printed under UV curing using the flexographic printing process. The adhesion of the print is checked immediately by sticking on Tesa ® adhesive tape and demolition. There is no color adhering to the tesa strip. This print has excellent adhesion to the surface of the PP film.
Bei Einsatz der Druckfarbe ohne Zusatz des anwendungsfertigen Produktgemischs aus Beispiel 1 unter ansonsten vergleichbaren Bedingungen bleibt der Druck vollständig am Tesa®-Streifen kleben und weist im Vergleich keine gute Haftung auf der PP-Folie auf.When using the printing ink without addition of the ready-product mixture from Example 1 under otherwise comparable conditions, the pressure remains completely stuck to the Tesa ® strips and does not have good adhesion to the PP film in comparison.
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