DE102005034348A1 - Hydroxy-functional lacquer formulations contain hardener-reactive organosilane surface-treated particles which increase the coating scratch resistance at low contents - Google Patents

Hydroxy-functional lacquer formulations contain hardener-reactive organosilane surface-treated particles which increase the coating scratch resistance at low contents Download PDF

Info

Publication number
DE102005034348A1
DE102005034348A1 DE102005034348A DE102005034348A DE102005034348A1 DE 102005034348 A1 DE102005034348 A1 DE 102005034348A1 DE 102005034348 A DE102005034348 A DE 102005034348A DE 102005034348 A DE102005034348 A DE 102005034348A DE 102005034348 A1 DE102005034348 A1 DE 102005034348A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
particles
paint
coating
groups
hardener
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102005034348A
Other languages
German (de)
Inventor
Volker Dipl.-Chem. Dr. Stanjek
Richard Dipl.-Chem. Dr. Weidner
Christoph Dipl.-Chem. Dr. Briehn
Felicitas Schauer
Jürgen Dipl.-Chem. Dr. Pfeiffer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wacker Chemie AG
Original Assignee
Consortium fuer Elektrochemische Industrie GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Consortium fuer Elektrochemische Industrie GmbH filed Critical Consortium fuer Elektrochemische Industrie GmbH
Priority to DE102005034348A priority Critical patent/DE102005034348A1/en
Priority to JP2008521826A priority patent/JP2009503130A/en
Priority to CNA2006800268860A priority patent/CN101228225A/en
Priority to KR1020087004067A priority patent/KR20080031433A/en
Priority to PCT/EP2006/006325 priority patent/WO2007031130A2/en
Priority to EP06828790A priority patent/EP1913072A2/en
Publication of DE102005034348A1 publication Critical patent/DE102005034348A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04Ingredients treated with organic substances
    • C08K9/06Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/409Dispersions of polymers of C08G in organic compounds having active hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/38Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen
    • C08G18/3893Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/62Polymers of compounds having carbon-to-carbon double bonds
    • C08G18/6216Polymers of alpha-beta ethylenically unsaturated carboxylic acids or of derivatives thereof
    • C08G18/622Polymers of esters of alpha-beta ethylenically unsaturated carboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04Polyurethanes
    • C09D175/14Polyurethanes having carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/60Additives non-macromolecular
    • C09D7/61Additives non-macromolecular inorganic
    • C09D7/62Additives non-macromolecular inorganic modified by treatment with other compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/36Silica

Abstract

A coating formulation contains particles (P) obtained by reacting a colloidal metal- or silicon-oxide sol with an organosilane, the formulation comprising the following components (a)-(c) by weight based on solids content and (d) as a percentage based on total formulation weight (A) a hydroxy group-functional lacquer resin (L) (20-90%); (B) a hardener (H) which contains optionally protected isocyanate groups or is a melamine-formaldehyde resin or a tri(aminocarbonyl)triazine (1-90%); (C) particles (P) having surface functions reactive with hardener (H) (0.05-5%); and (D) a solvent (mixture) (0-90%). A coating formulation contains particles (P) obtained by reacting a colloidal metal- or silicon-oxide sol with an organosilane of formula (R 1>O) 3-n(R 2>) nSi-A-X (I) or (II), the formulation comprising the following components (a)-(c) by weight based on solids content and (d) as a percentage based on total formulation weight (A) a hydroxy group-functional lacquer resin (L) (20-90%); (B) a hardener (H) which contains optionally protected isocyanate groups or is a melamine-formaldehyde resin or a tri(aminocarbonyl)triazine (1-90%); (C) particles (P) having surface functions reactive with hardener (H) (0.05-5%); and (D) a solvent (mixture) (0-90%). R 1>H, (cyclo)alkyl or aryl of 1-6C with the carbon chain optionally interrupted by non-adjacent O, S or NR 3>; R 2>H, (cyclo)alkyl, aryl or aralkyl of 1-12C with the carbon chain optionally interrupted as for R 1>; R 3>H, (cyclo)alkyl, aryl, aralkyl, aminoalkyl or an aspartate ester group; R 4>H or a suitable organic group; A : a divalent (cyclo)alkyl or aryl group of 1-10C with the carbon chain optionally interrupted as for R 1>; X : an organo-function able to chemically react with (H) during the hardening of the lacquer; Y : an organo-function able to chemically react with (H) (optionally after the splitting of the Si-Y bond) during the hardening of the lacquer; n and m : 0, 1 or 2; and q : 0 or 1. [Image].

Description

Die Erfindung betrifft Beschichtungsformulierungen, die Partikel enthalten, welche mit organofunktionellen Silanen modifiziert worden sind, und deren Verwendung als Lacke.The Invention relates to coating formulations containing particles which have been modified with organofunctional silanes, and their use as paints.

Partikel – insbesondere Nanopartikel – enthaltende Beschichtungssysteme sind Stand der Technik. Entsprechende Beschichtungen sind beispielsweise in EP 1 249 470 , WO 03/16370, US 20030194550 oder US 20030162015 beschrieben. Die Partikel führen dabei zu einer Verbesserung der Eigenschaften der entsprechenden Beschichtungen, insbesondere hinsichtlich ihrer Kratzfestigkeit sowie gegebenenfalls auch ihrer Chemikalienbeständigkeit.Particles - in particular nanoparticles - containing coating systems are state of the art. Corresponding coatings are for example in EP 1 249 470 , WO 03/16370, US 20030194550 or US 20030162015 described. The particles lead to an improvement in the properties of the corresponding coatings, in particular with regard to their scratch resistance and optionally also their chemical resistance.

Ein häufig auftretendes Problem beim Einsatz der – in der Regel anorganischen – Partikel in organischen Beschichtungssystemen besteht in einer meist unzureichenden Verträglichkeit von Partikel und Lackmatrix. Dies kann dazu führen, dass sich die Teilchen nicht hinreichend gut in einer Lackmatrix dispergieren lassen. Zudem können sich selbst gut dispergierte Partikel bei längeren Stand- oder Lagerzeiten absetzen, wobei sich gegebenenfalls größere Aggregate bzw. Agglomerate ausbilden, die sich auch bei einer Redispergierung nicht bzw. nur schlecht in die ursprünglichen Teilchen auftrennen lassen. Die Verarbeitung von solchen inhomogenen Systemen ist in jedem Falle äußerst schwierig, oftmals sogar unmöglich. Lacke, die nach ihrer Auftragung und Härtung über glatte Oberflächen verfügen, lassen sich auf diesem Weg in der Regel nicht oder nur nach kostenintensiven Verfahren herstellen.One often occurring problem when using the - usually inorganic - particles in organic coating systems consists in a mostly insufficient compatibility of particles and paint matrix. This can cause the particles do not disperse sufficiently well in a paint matrix. moreover can self-dispersed particles for longer standstill or storage times settle, with possibly larger aggregates or agglomerates form, which also in a redispersion not or only bad in the original ones Let particles separate. The processing of such inhomogeneous Systems is extremely difficult in any case often impossible. Lacquers which have smooth surfaces after being applied and cured in this way usually not or only after costly Produce process.

Günstig ist daher der Einsatz von Partikeln, die auf ihrer Oberfläche über organische Gruppen verfügen, welche zu einer besseren Verträglichkeit mit der Lackmatrix führen. Auf diese Weise wird das anorganische Partikel durch eine organische Hülle „maskiert". Besonders günstige Lackeigenschaften können dabei erreicht werden, wenn die organischen Funktionen auf den Partikeloberflächen zudem auch noch gegenüber der Lackmatrix reaktiv sind, so dass sie unter den jeweiligen Härtungsbedingungen des entsprechenden Lackes mit der Matrix reagieren können. So gelingt es, die Partikel während der Lackhärtung chemisch in die Matrix einzubauen, was oftmals besonders gute mechanische Eigenschaften aber auch eine verbesserte Chemikalienbeständigkeit zur Folge hat. Derartige Systeme sind beispielsweise in DE 102 47 359 A1 , EP 832 947 A oder EP 0 872 500 A1 beschrieben. Nachteilig an den hier beschriebenen Systemen sind die in der Regel relativ hohen Anteile der vergleichsweise teuren Nanopartikel am Gesamtfeststoffgehalt des Lackes.It is therefore advantageous to use particles which have organic groups on their surface which lead to better compatibility with the coating matrix. In this way, the inorganic particle is "masked" by an organic shell, in which case particularly favorable coating properties can be achieved if the organic functions on the particle surfaces are also reactive with respect to the coating matrix, so that under the respective curing conditions of the corresponding coating material In this way, it is possible to chemically incorporate the particles into the matrix during coating curing, which often results in particularly good mechanical properties as well as improved chemical resistance DE 102 47 359 A1 . EP 832 947 A or EP 0 872 500 A1 described. Disadvantages of the systems described here are generally relatively high proportions of the comparatively expensive nanoparticles in the total solids content of the paint.

Des Weiteren ist auch der Einsatz von Beschichtungen bekannt, die ein mit Nanopartikeln modifiziertes Bindemittel enthalten. Diese können hergestellt werden, indem man die mit einer reaktiven Funktionalität ausgestatteten Partikel mit einem Bindemittel mit einer komplementären Funktion umsetzt. D. h. hier wird das organofunktionelle Partikel nicht erst bei der Lackhärtung sondern bereits bei der Bindemittelherstellung chemisch in die Lackmatrix eingebaut. Derartige Systeme sind beispielsweise in EP 1 187 885 A oder WO 01/05897 beschrieben. Sie besitzen jedoch den Nachteil, in ihrer Herstellung relativ aufwendig zu sein, was zu hohen Herstellungskosten führt.Furthermore, the use of coatings containing a nanoparticle-modified binder is also known. These can be prepared by reacting the reactive functionalized particles with a binder having a complementary function. Ie. Here, the organofunctional particle is chemically incorporated into the paint matrix not only during paint curing but also during binder production. Such systems are for example in EP 1 187 885 A or WO 01/05897. However, they have the disadvantage of being relatively expensive to produce, which leads to high production costs.

Bei einem besonders wichtigen Lacktyp wird ein Lackharz aus hydroxyfunktionellen Prepolymeren, insbesondere aus hydroxyfunktionellen Polyacrylaten und/oder Polyestern, eingesetzt, die bei der Lackhärtung mit einem isocyanatfunktionellen Härter (Polyurethanlacke) und/oder einem Melaminhärter (Melaminlacke) zur Reaktion gebracht werden. Die Polyurethanlacke zeichnen sich durch besonders gute Eigenschaften aus. So besitzen Polyurethanlacke vor allem eine überlegene Chemikalienbeständigkeit, während die Melaminlacke in der Regel über bessere Kratzfestigkeiten verfügen.at A particularly important type of lacquer is a lacquer resin made of hydroxy-functional Prepolymers, in particular of hydroxy-functional polyacrylates and / or polyesters used in lacquer curing an isocyanate-functional hardener (Polyurethane coatings) and / or a melamine hardener (melamine coatings) for the reaction to be brought. The polyurethane coatings are characterized by especially good qualities. For example, polyurethane coatings have a superior quality Chemical resistance, while the melamine coatings usually over have better scratch resistance.

Typischerweise werden diese Lacktypen in besonders hochwertigen und anspruchsvollen Anwendungsgebieten verwendet, beispielsweise als Klar- bzw. Decklacke für OEM-Lackierungen in der Automobil- und Fahrzeugindustrie. Ebenso bestehen auch die meisten Decklacke für Automobilreparaturen aus derartigen Systemen. Die Schichtdicken dieser Lacke liegen typischerweise in Bereichen von 20 bis 50 μm.typically, These types of paint are in particularly high quality and demanding Application areas used, for example as clearcoats or topcoats for OEM coatings in the automotive and vehicle industry. Likewise also exist the most topcoats for Automotive repairs from such systems. The layer thicknesses These paints are typically in the range of 20 to 50 microns.

Bei den Polyurethan-Lacksystemen unterscheidet man generell zwischen den sogenannten 2K- und 1K-Systemen. Erstere bestehen aus zwei Komponenten, von denen eine im Wesentlichen aus dem Isocyanathärter besteht, während das Lackharz mit seinen isocyanatreaktiven Gruppen in der zweiten Komponente enthalten ist. Beide Komponenten müssen dabei getrennt gelagert und transportiert werden und dürfen erst kurz vor der Verarbeitung vermischt werden, da die fertige Mischung nur eine stark eingeschränkte Topfzeit besitzt. Oftmals günstiger sind daher die sogenannten 1K-Systeme, die nur aus einer Komponente bestehen, in der neben dem Lackharz ein Härter mit geschützten Isocyanatgruppen vorliegt. 1K-Lacke werden thermisch gehärtet, wobei die Schutzgruppen der Isocyanateinheiten abgespalten werden und die entschützten Tsocyanate anschließend mit dem Lackharz reagieren können. Typische Einbrenntemperaturen von derartigen 1K-Lacken liegen bei 120–160°C. Bei Melaminlacken handelt es sich in der Regel um 1K-Lacke, die Einbrenntemperaturen liegen typischerweise in einem vergleichbaren Temperaturbereich.In polyurethane paint systems, a distinction is generally made between the so-called 2K and 1K systems. The former consist of two components, one of which consists essentially of the Isocyanathärter, while the paint resin is contained with its isocyanate-reactive groups in the second component. Both components must be stored and transported separately and may only be mixed shortly before processing, since the finished mixture has only a very limited pot life. Often cheaper are therefore the so-called 1K systems, which consist of only one component, in the in addition to the paint resin, a hardener with protected isocyanate groups is present. 1-component coatings are thermally cured, whereby the protective groups of the isocyanate units are split off and the deprotected tiocyanates can subsequently react with the coating resin. Typical baking temperatures of such 1K paints are 120-160 ° C. Melamine paints are usually 1-component paints; the baking temperatures are typically within a comparable temperature range.

Insbesondere bei diesen hochwertigen Lacken wäre eine weitere Eigenschaftsverbesserung wünschenswert. Dies gilt insbesondere für Fahrzeug-Decklackierungen. So ist vor allem die erreichbare Kratzfestigkeit von herkömmlichen Autolacken noch nicht hinreichend, so dass es z. B. in der Waschstraße durch Partikel im Waschwasser zu einer merklichen Verkratzung des Lackes kommt. Auf Dauer wird dadurch der Glanz des Lackes nachhaltig geschädigt. Hier wären Formulierungen wünschenswert, mit denen sich bessere Kratzfestigkeiten erreichen lassen.Especially would be with these high quality paints another property improvement desirable. This is especially true for vehicle topcoats. So, above all, the achievable scratch resistance of conventional Car paints not yet sufficient, so that it z. B. in the car wash through Particles in the wash water to a noticeable scratching of the paint comes. In the long term, the gloss of the paint is sustainably damaged. Here would be formulations desirable, with which better scratch resistance can be achieved.

Ein besonders vorteilhafter Weg zur Lösung dieser Aufgabe ist die Verwendung von Partikeln, die auf ihrer Oberfläche Organofunktionen aufweisen, die gegenüber dem Lackharz oder aber gegenüber dem Härter reaktiv sind. Zudem führen diese Organofunktionen auf der Partikeloberfläche zu einer Maskierung der Partikel und verbessern so die Verträglichkeit von Partikel und Lackmatrix.One particularly advantageous way to solve this problem is the Use of particles having organofunctions on their surface the opposite the paint resin or opposite Reactive to the hardener are. In addition, lead these organ functions on the particle surface to mask the Particles and thus improve the compatibility of particles and Paint matrix.

Derartige Partikel mit geeigneten Organofunktionen sind prinzipiell bereits bekannt. Sie sind, ebenso wie ihr Einsatz in Beschichtungen, beispielsweise in EP 0 768 351 , EP 0 832 947 , EP 0 872 500 oder DE 10247359 beschrieben.Such particles with suitable organ functions are already known in principle. They are, as well as their use in coatings, for example in EP 0 768 351 . EP 0 832 947 . EP 0 872 500 or DE 10247359 described.

Tatsächlich lässt sich die Kratzfestigkeit von Lacken durch den Einbau von derartigen Partikeln merklich steigern. Allerdings werden bei sämtlichen im Stand der Technik beschriebenen Verfahren beim Einsatz dieser Partikel noch keine optimalen Ergebnisse erzielt. Insbesondere weisen die entsprechenden Beschichtungen dermaßen hohe Partikelgehalte auf, dass eine Verwendung derartiger Lacke in großen Serienlackierungen schon allein aus Kostengründen nur schwer realisierbar sein wird.In fact, it is possible the scratch resistance of paints through the incorporation of such particles noticeably increase. However, all of the prior art described method when using these particles still no achieved optimal results. In particular, have the corresponding Coatings such high particle contents on that a use of such paints in big Series painting is difficult to realize for cost reasons alone will be.

In WO 01/09231 werden partikelhaltige Lacksysteme beschrieben, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sich in einem Oberflächensegment des Lackes mehr Partikel befinden als in einem Bulksegment. Vorteil dieser Partikelverteilung ist die vergleichsweise geringe Partikelkonzentration, die für eine deutliche Verbesserung der Kratzfestigkeit benötigt wird. Die gewünschte hohe Affinität der Partikel zur Lackoberfläche wird dabei erreicht, indem man auf die Partikeloberflächen ein Siliconharz als oberflächenaktives Agens aufbringt. Die so erhältlichen modifizierten Partikel besitzen – für Silicone oftmals typisch – eine relativ niedrige Oberflächenenergie. Infolgedessen ordnen sie sich bevorzugt an der Oberfläche der Lackmatrix an. Nachteilig an diesem Verfahren ist allerdings die Tatsache, dass nicht nur die Siliconharzmodifizierung der Partikel, sondern auch die Herstellung der dafür benötigten Siliconharze selbst technisch aufwendig ist. Letzteres ist insbesondere deshalb problematisch, weil es für das Erreichen einer guten Kratzfestigkeit notwendig ist, die Siliconharze mit Organofunktionen, z. B. Carbinolfunktionen, zu versehen, über die die entsprechend modifizierten Partikel bei der Lackhärtung chemisch in den Lack eingebaut werden können. Derartig funktionalisierte Siliconharze sind kommerziell nicht bzw. nur sehr eingeschränkt verfügbar. Vor allem aber ist auch die Auswahl der überhaupt möglichen Organofunktionen bei diesem System relativ begrenzt. Daher werden bei diesem System, wie auch bei sämtlichen weiteren Systemen entsprechend des Standes der Technik, noch keine optimalen Ergebnisse erzielt.In WO 01/09231 describes particle-containing paint systems which characterized in that in a surface segment of the paint more particles than in a bulk segment. Advantage of this Particle distribution is the comparatively low particle concentration, the for a significant improvement in scratch resistance is needed. The desired high affinity the particle to the paint surface is achieved by focusing on the particle surfaces Silicone resin as a surface-active Apply agent. The so available Modified particles have a relative - often typical for silicones low surface energy. As a result, they prefer to arrange themselves on the surface of the Paint matrix on. A disadvantage of this method, however, is the Fact that not only the silicone resin modification of the particles, but also the production of the required silicone resins themselves is technically complicated. The latter is therefore particularly problematic because it is for the achievement of a good scratch resistance is necessary, the silicone resins with organ functions, e.g. As carbinol functions to provide over the the correspondingly modified particles during paint curing chemically can be installed in the paint. Such functionalized silicone resins are not commercially or only very limited available. Above all, the selection of the possible organ functions is also included relatively limited in this system. Therefore, in this system, as with all other systems according to the prior art, not yet achieved optimal results.

Aufgabe der Erfindung war daher die Entwicklung eines Lacksystems, das die Nachteile entsprechend des Standes der Technik überwindet.task The invention was therefore the development of a paint system that the Overcomes disadvantages according to the prior art.

Gegenstand der Erfindung sind Beschichtungsformulierungen (B), die

  • a) 20–90 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil, eines hydroxylgruppen-funktionellen Lackharzes (L),
  • b) 1–90 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil, eines Lackhärters (H), der ausgewählt wird aus geschützte oder ungeschützte Isocyanatgruppen enthaltenden Lackhärtern, Melamin-Formaldehyd-Harzen und Tris(aminocarbony)triazinen,
  • c) 0,05–5 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil, an Partikeln (P), die auf ihrer Oberfläche über, gegenüber dem Lackhärter (H), reaktive Funktionen verfügen,
  • d) 0–90 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Beschichtungsformulierung (B), eines Lösungsmittels oder eines Lösungsmittelgemisches enthalten, bei dem die Partikel (P) erhältlich sind durch eine Umsetzung kolloidaler Metall- oder Siliciumoxidsole (P1) mit Organosilanen (A), die aus den allgemeinen Formeln (I) und (II)
    Figure 00060001
ausgewählt werden, wobei
R1 Wasserstoff, Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylreste mit jeweils 1 bis 6 C-Atomen, wobei die Kohlenstoffkette durch nicht benachbarte Sauerstoff-, Schwefel- oder NR3-Gruppen unterbrochen sein kann,
R2 Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Arylalkylreste mit jeweils 1 bis 12 C-Atomen, wobei die Kohlenstoffkette durch nicht benachbarte Sauerstoff-, Schwefel- oder NR3-Gruppen unterbrochen sein kann,
R3 Wasserstoff, Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Arylalkyl-, Aminoalkyl- oder Aspartatesterreste,
R4 Wasserstoff oder einen beliebigen organischen Rest,
A einen zweibindigen, gegebenenfalls substituierten Alkyl-, Cycloalkyl- oder Aryl-Rest mit 1–10 Kohlenstoffatomen, der gegebenenfalls durch Sauerstoff-, Schwefel- oder NR3-Gruppen unterbrochen sein kann,
X eine Organofunktion, die bei der Lackhärtung eine chemische Reaktion mit dem Härter (H) eingehen kann,
Y eine Organofunktion, die – gegebenenfalls nach der Spaltung der Si-Y-Bindung – bei der Lackhärtung eine chemische Reaktion mit dem Härter (H) eingehen kann, bedeuten und
n die Werte 0, 1 oder 2,
m die Werte 0, 1 oder 2 und
q die Werte 0 oder 1 annehmen können.The invention relates to coating formulations (B) which
  • a) 20-90 wt .-%, based on the solids content, of a hydroxyl-functional paint resin (L),
  • b) 1-90% by weight, based on the solids content, of a coating hardener (H) which is selected from coating hardeners containing protected or unprotected isocyanate groups, melamine-formaldehyde resins and tris (aminocarbony) triazines,
  • c) 0.05-5% by weight, based on the solids content, of particles (P) which have reactive functions on their surface over the paint hardener (H),
  • d) 0-90 wt .-%, based on the total coating formulation (B), of a solvent or a solvent mixture, wherein the particles (P) are obtainable by a reaction of colloidal metal or Siliciumoxidsole (P1) with organosilanes (A ), consisting of the general formulas (I) and (II)
    Figure 00060001
be selected, where
R 1 is hydrogen, alkyl, cycloalkyl or aryl radicals having in each case 1 to 6 C atoms, where the carbon chain may be interrupted by nonadjacent oxygen, sulfur or NR 3 groups,
R 2 is alkyl, cycloalkyl, aryl or arylalkyl radicals having in each case 1 to 12 C atoms, where the carbon chain may be interrupted by nonadjacent oxygen, sulfur or NR 3 groups,
R 3 is hydrogen, alkyl, cycloalkyl, aryl, arylalkyl, aminoalkyl or aspartate ester radicals,
R 4 is hydrogen or any organic radical,
A is a divalent, optionally substituted alkyl, cycloalkyl or aryl radical having 1-10 carbon atoms, which may optionally be interrupted by oxygen, sulfur or NR 3 groups,
X is an organo function that can undergo a chemical reaction with the hardener (H) during paint hardening,
Y is an organo function which, if appropriate after the cleavage of the Si-Y bond, can undergo a chemical reaction with the hardener (H) during paint curing, and
n the values 0, 1 or 2,
m is the values 0, 1 or 2 and
q can take the values 0 or 1.

Der Feststoffanteil umfasst dabei diejenigen Lackkomponenten, die bei der Lackhärtung im Lack verbleiben.Of the Solids content includes those paint components, the at the lacquer hardening remain in the paint.

Der Erfindung liegt die Entdeckung zugrunde, dass sich beim Einsatz der Partikel (P) in Beschichtungsformulierungen, insbesondere Lacksystemen die Kratzfestigkeit der resultierenden Lacke nicht proportional zur Konzentration der eingesetzten Partikel ändert. So reichen im Gegenteil bereits die beschriebenen kleinen bzw. sehr kleinen Gehalte an Partikeln (P) aus, um eine deutliche Verbesserung der Kratzfestigkeit von Klarlacken zu erreichen, wohingegen man auch durch z. T. deutlich höhere Anteile an Partikeln (P) keine weitere signifikante Steigerung der Kratzfestigkeit mehr erreichen kann.Of the Invention is based on the discovery that in use the particles (P) in coating formulations, in particular coating systems the scratch resistance of the resulting paints is not proportional changes to the concentration of the particles used. So on the contrary already described the small or very small contents of particles (P) to significantly improve the scratch resistance of clearcoats to achieve, whereas you can also by z. T. significantly higher proportions on particles (P) no further significant increase in scratch resistance can achieve more.

Die kleinen Gehalte der meist relativ teuren Partikel (P) ermöglichen dabei zum einen eine vergleichsweise kostengünstige Herstellung von hochkratzfesten Lacken, zum anderen verringern die niedrigen Partikelgehalte die – gegebenenfalls negativen – Einflüsse der Partikel auf andere Lackeigenschaften, wie z. B. die Elastizität oder Transparenz und Oberflächenglätte des Lackes. Gleichzeitig ist die Herstellung der erfindungsgemäßen Partikel aus Partikelsolen (P1) und den Silanen (A}, die meist bereits durch einfaches Vermischen beider Komponenten durchgeführt werden kann, sehr einfach. Somit stellen die erfindungsgemäßen Beschichtungsformulierungen (B) mit niedrigen Gehalten an synthetisch gut zugänglicher Partikel einen großen Vorteil gegenüber dem Stand der Technik dar.The allow small contents of the usually relatively expensive particles (P) on the one hand, a comparatively cost-effective production of highly scratch-resistant Paints, on the other hand, the low particle contents reduce the - if necessary negative influences of Particles on other paint properties, such. B. the elasticity or transparency and surface smoothness of the Paint. At the same time, the production of the particles according to the invention from particle sols (P1) and the silanes (A), which are mostly already through Simple mixing of both components can be carried out, very easy. Thus, the coating formulations according to the invention provide (B) with low levels of synthetically accessible Particles a big one advantage over the prior art.

In einer bevorzugen Ausführungsform der Erfindung enthalten die Beschichtungsformulierungen (B)

  • a) 30–80 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil, eines hydroxylgruppen-funktionellen Lackharzes (L),
  • b) 10–60 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil, eines Lackhärters (H),
  • c) 0,1–4 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil, an Partikeln (P) und
  • d) 10–70 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Beschichtungsformulierung (B), eines oder mehrerer Lösungsmittel.
In a preferred embodiment of the invention, the coating formulations (B) contain
  • a) 30-80 wt .-%, based on the solids content of a hydroxyl-functional paint resin (L),
  • b) 10-60% by weight, based on the solids content, of a paint curing agent (H),
  • c) 0.1-4 wt .-%, based on the solids content of particles (P) and
  • d) 10-70% by weight, based on the total coating formulation (B), of one or more solvents.

Besonders bevorzugt enthalten die Beschichtungsformulierungen (B)

  • a) 40–70 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil, eines hydroxylgruppen-funktionelles Lackharzes (L),
  • b) 15–50 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil, eines Lackhärters (H),
  • c) 0,5–3 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil, an Partikeln (P) und
  • d) 10–70 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Beschichtungsformulierung (B), eines oder mehrerer Lösungsmittel.
The coating formulations (B) particularly preferably contain
  • a) 40-70 wt .-%, based on the solids content of a hydroxyl-functional paint resin (L),
  • b) 15-50% by weight, based on the solids content, of a paint curing agent (H),
  • c) 0.5-3 wt .-%, based on the solids content of particles (P) and
  • d) 10-70% by weight, based on the total coating formulation (B), of one or more solvents.

Besonders bevorzugt liegt der Anteil des oder der Lösungsmittel an der gesamten Beschichtungsformulierung (B) bei 10 bis 50 Gew.-%.Especially Preferably, the proportion of the solvent or of the total Coating formulation (B) at 10 to 50 wt .-%.

Das Lackharz (L), die Partikel (P) und der Lackhärter (H) besitzen bevorzugt hinreichend viele reaktive Gruppen, dass sich bei der Härtung der Beschichtungsformulierung (B) ein dreidimensionales Polymernetzwerk ausbilden kann.The Paint resin (L), the particles (P) and the paint hardener (H) preferably have a sufficient number of reactive groups that harden during curing Coating formulation (B) a three-dimensional polymer network can train.

Die erfindungsgemäßen Beschichtungsformulierungen (B) werden bevorzugt als Lacke, besonders bevorzugt als Klar- und/oder Decklacke eingesetzt, insbesondere für Automobil-OEM- oder Automobil-Reparaturlackierungen.The Coating formulations according to the invention (B) are preferred as paints, more preferably as clear and / or Topcoats used, especially for automotive OEM or automotive refinish.

Bei den Organosilanen (A) sind die Gruppen R1 vorzugsweise Methyl- oder Ethylreste. Die Gruppen R2 stellen bevorzugt Alkylreste mit 1–6 Kohlenstoffatomen oder Phenylreste, insbesondere Methyl-, Ethyl- oder Isopropylreste, dar. R3 weist vorzugsweise höchstens 10 Kohlenstoffatome, insbesondere höchstens 4 Kohlenstoffatome auf. R4 stellt bevorzugt Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1–10, besonders bevorzugt mit 1–6, Kohlenstoffatomen dar, insbesondere Methyl- oder Ethylreste. Bei A handelt es sich bevorzugt um einen zweibindigen Alkylrest mit 1–6 Kohlenstoffatomen, der gegebenenfalls durch Sauerstoff-, Schwefel- oder NR3-Gruppen unterbrochen sein kann. Besonders bevorzugt stellt A eine (CH2)3-Gruppe oder eine CH2-Gruppe dar.In the case of the organosilanes (A), the groups R 1 are preferably methyl or ethyl radicals. The groups R 2 preferably represent alkyl radicals having 1-6 carbon atoms or phenyl radicals, in particular methyl, ethyl or isopropyl radicals. R 3 preferably has at most 10 carbon atoms, in particular at most 4 carbon atoms. R 4 preferably represents hydrogen or an alkyl radical having 1-10, particularly preferably 1-6, carbon atoms, in particular methyl or ethyl radicals. A is preferably a divalent alkyl radical having 1-6 carbon atoms, which may optionally be interrupted by oxygen, sulfur or NR 3 groups. A particularly preferably represents a (CH 2 ) 3 group or a CH 2 group.

X stellt bevorzugt eine Hydroxyl- oder Thiolfunktion, eine Gruppe der Formel NHR5, einen heterocyclischen Ring enthaltend eine NH-Funktion oder einen Epoxidring dar. In einer bevorzugten Ausführungsform stellt X einen Piperazinring dar.X preferably represents a hydroxyl or thiol function, a group of the formula NHR 5 , a heterocyclic ring containing an NH function or an epoxide ring. In a preferred embodiment, X represents a piperazine ring.

R5 weist die Bedeutungen von R3 auf. Stellt X dabei einen Epoxidring dar, so wird dieser vor, während oder nach der Reaktion des Silans (A) mit den Partikel (P1) durch ein geeignetes Verfahren, z. B. durch eine Reaktion mit Ammoniak, einem Amin, Wasser oder einem Alkohol bzw. einem Alkoholat, geöffnet.R 5 has the meanings of R 3 . If X represents an epoxide ring, this is before, during or after the reaction of the silane (A) with the particles (P1) by a suitable method, for. B. by a reaction with ammonia, an amine, water or an alcohol or an alcoholate, opened.

Werden bei der Herstellung der Partikel (P) Silane (A) der allgemeinen Formel (II) eingesetzt, so wird die Ringstruktur dieses Silans während der Partikelherstellung durch den Angriff einer Hydroxylgruppe der Partikel (P1) auf das Siliciumatom des Silans (A) unter Spaltung der Si-Y-Bindung geöffnet. Bei X handelt es sich dabei bevorzugt um eine Funktion, die nach dieser Spaltung der Si-Y-Bindung eine Hydroxyl- oder Thiolfunktion oder eine Gruppe der Formel NHR5 darstellt.If silanes (A) of the general formula (II) are used in the preparation of the particles (P), the ring structure of this silane is broken during particle production by the attack of a hydroxyl group of the particles (P1) on the silicon atom of the silane (A) the Si-Y bond opened. In this case, X is preferably a function which, after this cleavage of the Si-Y bond, represents a hydroxyl or thiol function or a group of the formula NHR 5 .

Besonders bevorzugt werden dabei Organosilane (A) eingesetzt, die den allgemeinen Formeln (III) oder (IIIa) entsprechen

Figure 00100001
wobei
R ein Sauerstoffatom, ein Schwefelatom, eine Carbonylgruppe, eine Estergruppe, eine Amidgruppe oder eine NR6-Gruppe darstellt,
R6 die Bedeutungen von R3 aufweist,
x die Werte von 0 bis 10 annehmen kann
und die übrigen Variablen die bei den allgemeinen Formeln (I) und (II) angegebenen Bedeutungen aufweisen.Particular preference is given to using organosilanes (A) which correspond to the general formulas (III) or (IIIa)
Figure 00100001
in which
R represents an oxygen, sulfur, carbonyl, ester, amide or NR 6 group,
R 6 has the meanings of R 3 ,
x can take values from 0 to 10
and the other variables have the meanings given in the general formulas (I) and (II).

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Partikelsole (P1) mit Organosilanen (A) funktionalisiert, die den allgemeinen Formeln (IV) oder (IVa) entsprechen

Figure 00110001
wobei sämtliche Variablen die bei den allgemeinen Formeln (I)–(III) angegebenen Bedeutungen aufweisen.In a further particularly preferred embodiment of the invention, the particulate sols (P1) are functionalized with organosilanes (A) which correspond to the general formulas (IV) or (IVa)
Figure 00110001
all variables having the meanings given in the general formulas (I) - (III).

Ganz besonders bevorzugt werden als Organosilane (A) Verbindungen der allgemeinen Formeln (V) oder (VI) verwendet

Figure 00110002
wobei sämtliche Variablen die oben angegebenen Bedeutungen aufweisen.Very particular preference is given to using organosilanes (A) as compounds of the general formulas (V) or (VI)
Figure 00110002
where all variables have the meanings given above.

Bei der Herstellung der Partikel (P) können zur Oberflächenmodifizierung der Partikelsole (P1) neben den Silanen (A) auch beliebige Gemische der Silane (A) mit anderen Silanen (S1), Silazanen (S2) oder Siloxanen (S3) eingesetzt werden. Die Silane (S1) verfügen dabei entweder über Hydroxysilylgruppen oder aber über hydrolysierbare Silylfunktionen, wobei letztere bevorzugt werden. Daneben können diese Silane über weitere Organofunktionen verfügen, es können aber auch Silane (S1) ohne weitere Organofunktionen verwendet werden. Als Silazane (S2) bzw. Siloxane (S3) werden besonders bevorzugt Hexamethyldisilazan bzw. Hexamethyldisiloxan eingesetzt. Bevorzugt liegt der gewichtsmäßige Anteil der Silane (A) an der Gesamtmenge, die aus den Silanen (A) und (S1), Silazanen (S2) und Siloxanen (S3) gebildet wird, bei mindestens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt bei mindestens 70 Gew.-% bzw. 90 Gew.-%. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung wird auf den Einsatz der Verbindungen (S1), (S2) und (S3) vollständig verzichtet.at The preparation of the particles (P) can be used for surface modification the particle brine (P1) in addition to the silanes (A) and any mixtures the silanes (A) with other silanes (S1), silazanes (S2) or siloxanes (S3) are used. The silanes (S1) have either hydroxysilyl groups or over hydrolyzable silyl functions, the latter being preferred. In addition, you can these silanes about more Have organ functions, it can but also silanes (S1) can be used without further organ functions. As silazanes (S2) or siloxanes (S3) are particularly preferred Hexamethyldisilazane or hexamethyldisiloxane used. Prefers is the proportion by weight the silanes (A) in the total amount consisting of the silanes (A) and (S1), Silazanes (S2) and siloxanes (S3) is formed, at least 50 wt .-%, particularly preferably at least 70 wt .-% or 90 Wt .-%. In a further particularly preferred embodiment of the Invention is directed to the use of compounds (S1), (S2) and (S3) Completely waived.

Bei der Herstellung der Partikel (P) wird von kolloidalen Silicium- oder Metalloxidsolen (P1) ausgegangen, welche im allgemeinen als Dispersion der entsprechenden Oxidpartikel von Submikrongröße in einem wässrigen oder nichtwässrigen Lösungsmittel vorliegen. Dabei können unter anderem die Oxide der Metalle Aluminium, Titan, Zirkonium, Tantal, Wolfram, Hafnium und Zinn verwendet werden. Bevorzugt eingesetzt wird kolloidales Siliciumoxid. Hierbei handelt es sich im allgemeinen um eine Dispersion von Siliciumdioxid-Teilchen in einem wässrigen oder nichtwässrigen Lösungsmittel. In der Regel handelt es sich bei den Kieselsolen um 1–50 Gew.-%ige Lösungen, bevorzugt um 20–40 Gew.-%ige Lösungen. Derartige Sole sind kommerziell verfügbar und werden von zahlreichen Herstellern vertrieben (z. B. DuPont, Nalco Chemical Company, Nissan Chemicals etc). Typische Lösungsmittel sind dabei neben Wasser vor allem Alkohole, insbesondere Alkohole mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise einwertige Alkohole, – häufig Isopropanol aber auch andere, meist niedermolekulare Alkohole, wie z. B. Methanol, Ethanol, n-Propanol, n-Butanol, Isobutanol und t-Butanol. Ebenso sind auch Organosole in polaren aprotischen Lösungsmittel, wie z. B. Methylethylketon, oder aromatische Lösungsmittel, wie z. B. Toluol, verfügbar. Die mittlere Teilchengröße der Siliciumdioxidpartikel (P1) liegt im Allgemeinen bei 1–100 nm, bevorzugt bei 5–50 nm, besonders bevorzugt bei 8–30 nm.at the production of the particles (P) is dependent on colloidal silicon or metal oxide sols (P1), which are generally referred to as Dispersion of the corresponding sub-micron size oxide particles in an aqueous or non-aqueous solvent available. It can including the oxides of the metals aluminum, titanium, zirconium, Tantalum, tungsten, hafnium and tin are used. Preferably used becomes colloidal silica. These are generally to a dispersion of silica particles in an aqueous or non-aqueous Solvent. As a rule, the silica sols are 1-50% by weight Solutions, preferably around 20-40 % By weight solutions. Such sols are commercially available and are available from numerous Manufacturers (e.g., DuPont, Nalco Chemical Company, Nissan Chemicals Etc). Typical solvents are in addition to water, especially alcohols, especially alcohols with 1 to 6 carbon atoms, preferably monohydric alcohols, often isopropanol but also other, usually low molecular weight alcohols, such as. Methanol, Ethanol, n-propanol, n-butanol, isobutanol and t-butanol. As well are also organosols in polar aprotic solvents, such. Methyl ethyl ketone, or aromatic solvents, such as As toluene, available. The mean particle size of the silica particles (P1) is generally 1-100 nm, preferably at 5-50 nm, more preferably 8-30 nm.

Die Herstellung der Partikel (P) aus den kolloidalen Silicium- oder Metalloxiden (P1) und den Organosilanen (A) findet bevorzugt direkt beim Durchmischen der Reaktionspartner – gegebenenfalls in Gegenwart weiterer Lösungsmittel und/oder Wasser – statt. Die Zugabereihenfolge der einzelnen Reaktionspartner ist dabei beliebig. Bevorzugt erfolgt jedoch eine Zugabe der Silane (A) – gegebenenfalls in einem Lösungsmittel und/oder in Mischungen mit anderen Silanen (S1), Silazanen (S2) oder Siloxanen (S3) – zu dem wässrigen oder organischen Partikelsol (P1). Dieses Sol ist gegebenenfalls sauer, z. B. durch Salzsäure oder Trifluoressigsäure, oder basisch, z. B. durch Ammoniak, stabilisiert. Die Reaktion erfolgt in der Regel bei Temperaturen von 0–200°C, bevorzugt bei 20–80°C und besonders bevorzugt bei 20–60°C. Die Reaktionszeiten liegen typischerweise bei 5 Min. bis 48 h, bevorzugt bei 1 bis 24 h. Wahlweise können auch noch saure, basische oder schwermetallhaltige Katalysatoren zugesetzt werden. Bevorzugt wird jedoch auf den Zusatz von gesonderten Katalysatoren verzichtet.The preparation of the particles (P) from the colloidal silicon or metal oxides (P1) and the organosilanes (A) preferably takes place directly during the mixing of the reactants - if appropriate in the presence of further solvents and / or water. The order of addition of the individual reactants is arbitrary. However, preference is given to adding the silanes (A) - optionally in a solvent and / or in mixtures with other silanes (S1), silazanes (S2) or siloxanes (S3) - to the aqueous or organic particulate sol (P1). This sol is optionally acidic, z. By hydrochloric acid or trifluoroacetic acid, or basic, e.g. B. by ammonia stabilized. The reaction is usually carried out at temperatures of 0-200 ° C, preferably at 20-80 ° C and more preferably at 20-60 ° C. The reaction times are typically from 5 minutes to 48 hours, preferably from 1 to 24 hours. Alternatively, it is also possible to add acidic, basic or heavy metal-containing catalysts. However, preference is given to omitting the addition of separate catalysts.

Da die kolloidalen Silicium- oder Metalloxidsole (P1) oftmals in wässriger oder alkoholischer Dispersion vorliegen, kann es vorteilhaft sein, das bzw. die Lösungsmittel während oder nach der Herstellung der Partikel (P) gegen ein anderes Lösungsmittel bzw. gegen ein anderes Lösungsmittelgemisch auszutauschen. Dies kann beispielsweise durch destillatives Entfernen des ursprünglichen Lösungsmittels geschehen, wobei das neue Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemisch in einem oder auch in mehreren Schritten vor, während oder auch erst nach der Destillation zugegeben werden kann. Geeignete Lösungsmittel können dabei beispielsweise Wasser, aromatische oder aliphatische Alkohole, wobei einwertige aliphatische Alkohole, insbesondere aliphatische Alkohole mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen (z. B. Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol, t-Butanol, die verschiedenen Regioisomere des Pentanols und Hexanols) bevorzugt werden, Ester (z. B. Ethylacetat, Propylacetat, Butylacetat, Butyldiglycolacetat, Methoxypropylacetat), Ketone (z. B. Aceton, Methylethylketon), Ether (z. B. Diethylether, t-Butylmethylether, THF), aromatische Lösungsmittel (Toluol, die verschiedenen Regioisomere des Xylols aber auch Mischungen wie Solvent Naphta), Lactone (z. B. Butyrolacton etc.) oder Lactame (z. B. N-Methylpyrrolidon) darstellen. Dabei werden aprotische Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemische, die ausschließlich oder aber zumindest teilweise aus aprotischen Lösungsmitteln bestehen, bevorzugt. Aprotische Lösungsmittel sind dabei zumindest bei dem Einsatz in isocyanathärtenden Beschichtungsformulierunen (B), d. h. in 1K- oder 2K-Polyurethanlacken, von Vorteil, da protische Lösungsmittel ebenso wie Wasser reaktiv gegenüber Isocyanatfunktionen sind, was zu unerwünschten Nebenreaktionen zwischen Härter (H) und dem Lösungsmittel führen kann. Neben der Herstellung einer Partikeldispersion ist auch eine Isolierung der Partikel (P) als Feststoff vorstellbar, z. B. durch das destillative Entfernen des/der Lösungsmittel nach der Partikelherstellung.There the colloidal silicon or metal oxide sols (P1) often in aqueous or alcoholic dispersion, it may be advantageous the solvent (s) while or after the preparation of the particles (P) against another solvent or against another solvent mixture exchange. This can be done, for example, by distillative removal of the original one solvent done, taking the new solvent or solvent mixture in one or in several steps before, during or even after the Distillation can be added. Suitable solvents can thereby For example, water, aromatic or aliphatic alcohols, wherein monohydric aliphatic alcohols, especially aliphatic alcohols with 1 to 6 carbon atoms (eg, methanol, ethanol, n-propanol, Isopropanol, n-butanol, isobutanol, t-butanol, the various Regioisomers of pentanol and hexanol), esters (e.g. Ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, butyl diglycol acetate, Methoxypropyl acetate), ketones (e.g., acetone, methyl ethyl ketone), ethers (eg, diethyl ether, t-butyl methyl ether, THF), aromatic solvents (Toluene, the various regioisomers of xylene but also mixtures such as solvent naphtha), lactones (eg butyrolactone etc.) or lactams (eg, N-methylpyrrolidone). This aprotic solvents or solvent mixtures, the exclusively or at least partially consist of aprotic solvents, preferably. Aprotic solvents are at least when used in isocyanate-curing Coating Formulations (B), d. H. in 1K or 2K polyurethane coatings, advantageous since protic solvents as well like water reactive towards Isocyanate functions are what causes undesirable side reactions between Harder (H) and the solvent to lead can. In addition to the production of a particle dispersion is also a Isolation of the particles (P) conceivable as a solid, z. B. by distillative removal of the solvent (s) after particle preparation.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung werden bei der Herstellung der Partikel (P) Silane (A) der allgemeinen Formel (I) oder (VI), bei denen der Spacer A für eine CH2-Brücke steht, oder aber cyclische Silane der Formeln (III), (IIIa), (IVa) oder (V) eingesetzt. Diese Silane zeichnen sich durch eine besonders hohe Reaktivität gegenüber den Hydroxylgruppen der Partikel (P1) aus, so dass die Funktionalisierung der Partikel besonders schnell und bei niedrigen Temperaturen, insbesondere bereits bei Raumtemperatur durchgeführt werden kann.In a particularly advantageous embodiment of the invention, in the preparation of the particles (P) silanes (A) of the general formula (I) or (VI) in which the spacer A is a CH 2 bridge, or cyclic silanes of the formulas (III), (IIIa), (IVa) or (V) used. These silanes are characterized by a particularly high reactivity towards the hydroxyl groups of the particles (P1), so that the functionalization of the particles can be carried out particularly rapidly and at low temperatures, in particular already at room temperature.

Werden dabei Silane (A) eingesetzt, die nur über monofunktionelle Silylfunktionen verfügen, d. h. Silane der allgemeinen Formeln (I), (II), (III), (IIIa), (IV), (IVa), (V) oder (VI) mit n bzw. m = 2, so kann bei der Herstellung der Partikel (P) auf die Zugabe von Wasser verzichtet werden, da die Monoalkoxysilylgruppen bzw. die reaktiven cyclischenen Silane direkt mit den Hydroxylfunktionen auf der Oberfläche der Partikel (P1) reagieren können. Werden hingegen Silane (A) mit di- oder trifunktionellen Silylgruppen eingesetzt (d. h. Silane der allgemeinen Formeln ((I), (II), (III), (IIIa), (IV), (IVa) oder (VI) mit n bzw. m = 0 oder 1), so ist die Gegenwart bzw. Zugabe von Wasser bei der Herstellung der Partikel (P) oftmals vorteilhaft, da die Alkoxysilane dann nicht nur mit den Si-OH-Funktionen der Partikel (P1), sondern – nach ihrer Hydrolyse – auch miteinander reagieren können. Dabei entstehen Partikel (P), die über eine Hülle aus miteinander vernetzten Silanen (A) verfügen.Become while silanes (A) are used, which only monofunctional silyl functions feature, d. H. Silanes of the general formulas (I), (II), (III), (IIIa), (IV), (IVa), (V) or (VI) with n or m = 2, so in the preparation the particle (P) to be dispensed with the addition of water, since the monoalkoxysilyl groups or the reactive cyclic silanes react directly with the hydroxyl functions on the surface of the particles (P1) can. However, silanes (A) with di- or trifunctional silyl groups used (i.e., silanes of the general formulas ((I), (II), (III), (IIIa), (IV), (IVa) or (VI) with n or m = 0 or 1), then the Presence or addition of water in the production of the particles (P) often advantageous because the alkoxysilanes then not only with the Si-OH functions the particle (P1), but - after their hydrolysis - too can react with each other. This results in particles (P), which crosslinked via a shell of each other Silanes (A).

Die in den erfindungsgemäßen Beschichtungsformulierungen (B) enthaltenen Lackharze (L) bestehen bevorzugt aus hydroxylgruppen-haltigen Prepolymeren, besonders bevorzugt aus hydroxylgruppen-haltigen Polyacrylaten oder Polyestern. Derartige für die Lackherstellung geeignete hydroxylgruppen- haltige Polyacrylate und Polyester sind dem Fachmann hinlänglich bekannt und in der einschlägigen Literatur vielfach beschrieben. Sie werden von zahlreichen Herstellern hergestellt und kommerziell vertrieben.The in the coating formulations according to the invention (B) contained coating resins (L) preferably consist of hydroxyl-containing Prepolymers, more preferably from hydroxyl-containing polyacrylates or polyesters. Such for the paint preparation are suitable hydroxyl-containing polyacrylates and polyesters the skilled person known and relevant Literature often described. They are from numerous manufacturers manufactured and sold commercially.

Bei den Beschichtungsformulierungen (B) kann es sich um 1-komponentige (1) oder auch um 2-komponentige (2K) Lacke handeln. Im ersten Fall werden als Lackhärter (H) bevorzugt Melaminhärter, Tris(aminocarbony)triazine und/oder Härter, die über geschützte Isocyanatgruppen verfügen, eingesetzt. Im zweiten Fall werden als Härter (H) bevorzugt Verbindungen mit freien Isocyanatgruppen verwendet. Sowohl Melaminhärter als auch Härter mit geschützten oder ungeschützten NCO-Gruppen sind dabei als Stand der Technik hinreichend bekannt und vielfach in der entsprechenden Literatur beschrieben. Auch sie sind kommerziell erhältlich und werden von zahlreichen Herstellern vertrieben.at The coating formulations (B) may be 1-component (1) or 2-component (2K) paints. In the first case will be as a paint hardener (H) preferably melamine hardener, Tris (aminocarbony) triazines and / or hardeners which have protected isocyanate groups used. In the second case be used as a hardener (H) preferably compounds with free isocyanate groups used. Both melamine hardener as also hardener with protected or unprotected NCO groups are well known as prior art and often described in the relevant literature. You too are commercially available and are distributed by numerous manufacturers.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält der Lackhärter (H) freie oder geschützte Isocyanatgruppen. Meist werden zu diesem Zweck gängige Di- und/oder Polyisocyanate eingesetzt, die gegebenenfalls zuvor mit den jeweiligen Schutzgruppen versehen worden sind. Als Isocyanate können prinzipiell sämtliche gebräuchliche Isocyanate eingesetzt werden, wie sie in der Literatur vielfach beschrieben sind. Gängige Diisocyanate sind beispielsweise Diisocyanatodiphenylmethan (MDI), sowohl in Form von rohem oder technischem MDI als auch in Form reiner 4,4'- bzw. 2,4'-Isomeren oder deren Mischungen, Tolylendiisocyanat (TDI) in Form seiner verschiedenen Regioisomere, Diisocyanatonaphthalin (NDI), Isophorondiisocyanat (IPDI), perhydriertes MDI (H-MDI), Tetramethylendiisocyanat, 2-Methyl-pentamethylendiisocyanat, 2,2,4-Trimethylhexamethylendiisocyanat, Dodecamethylendiisocyanat, 1,4-Diisocyanatocyclohexan, 1,3-Diisocyanato-4-methylcyclohexan oder auch Hexamethylendiisocyanat (HDI). Beispiele für Polyisocyanate sind polymeres MDI (P-MDI), Triphenylmethantriisocyanat sowie auch sämtliche Isocyanurat- oder Biuret-Trimerisate der oben aufgeführten Diisocyanate. Daneben können auch weitere Oligomere der oben genannten Isocyanate mit blockierten NCO-Gruppen eingesetzt werden. Sämtliche Di- und/oder Polyisocyanate können einzeln oder auch in Mischungen eingesetzt werden. Bevorzugt werden dabei die Isocyanurat- und Biuret-Trimerisate der – vergleichsweise UV-stabilen – aliphatischen Isocyanate, besonders bevorzugt die Trimerisate von HDI und IPDI, verwendet.In a preferred embodiment of the invention, the paint hardener (H) contains free or protected Isocyanate groups. Most commonly used for this purpose di- and / or polyisocyanates, which may have been previously provided with the respective protective groups. As isocyanates, it is possible in principle to use all customary isocyanates, as are frequently described in the literature. Common diisocyanates are, for example, diisocyanatodiphenylmethane (MDI), both in the form of crude or industrial MDI and in the form of pure 4,4'- or 2,4'-isomers or mixtures thereof, tolylene diisocyanate (TDI) in the form of its various regioisomers, diisocyanato naphthalene (NDI), isophorone diisocyanate (IPDI), perhydrogenated MDI (H-MDI), tetramethylene diisocyanate, 2-methylpentamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, 1,4-diisocyanatocyclohexane, 1,3-diisocyanato-4-methylcyclohexane or hexamethylene diisocyanate (HDI). Examples of polyisocyanates are polymeric MDI (P-MDI), triphenylmethane triisocyanate and also all isocyanurate or biuret trimers of the diisocyanates listed above. In addition, it is also possible to use further oligomers of the abovementioned isocyanates with blocked NCO groups. All di- and / or polyisocyanates can be used individually or in mixtures. Preference is given here to the isocyanurate and biuret trimerates of the comparatively UV-stable aliphatic isocyanates, particularly preferably the trimers of HDI and IPDI.

Werden als Härter (H) Isocyanate mit geschützten Isocyanatgruppen eingesetzt, so werden Schutzgruppen bevorzugt, die bei Temperaturen von 80 bis 200°C, besonders bevorzugt bei 100 bis 170°C abgespalten werden. Als Schutzgruppen können sekundäre oder tertiäre Alkohole, wie Isopropanol oder t-Butanol, CH-acide Verbindungen, wie z. B. Malonsäurediethylester, Acetylaceton, Acetessigsäureethylester, Oxime, wie z. B. Formaldoxim, Acetaldoxim, Butanoxim, Cyclohexanonoxim, Acetophenonoxim, Benzophenonoxim oder Diethylenglyoxim, Lactame, wie z. B. Caprolactam, Valerolactam, Butyrolactam, Phenole, wie Phenol, o-Methylphenol, N-Alkylamide, wie z. B. N-Methylacetamid, Imide, wie Phthalimid, sekundäre Amine, wie z. B. Diisopropylamin, Imidazol, 2-Isopropylimidazol, Pyrazol, 3,5-Dimethylpryazol, 1,2,4-Triazol und 2,5 Dimethyl-1,2,4-triazol, eingesetzt werden. Vorzugsweise werden dabei Schutzgruppen wie Butanoxim, 3,5-Dimethylpyrazol, Caprolactam, Malonsäurediethylester, Malonsäuredemethylester, Acetessigester, Diisopropylamin, Pyrrolidon, 1,2,4-Triazol, Imidazol und 2-Isopropylimidazol verwendet. Besonders bevorzugt werden Schutzgruppen eingesetzt, die eine niedrige Einbrenntemperatur ermöglichen, wie z. B. Malonsäurediethylester, Malonsäuredimethylester, Butanoxim, Diisopropylamin, 3,5-Dimethylpyrazol und 2-Isopropylimidazol.Become as a hardener (H) isocyanates with protected Isocyanate groups are used, then protective groups are preferred, at temperatures of 80 to 200 ° C, more preferably at 100 up to 170 ° C be split off. As protecting groups, secondary or tertiary alcohols, such as isopropanol or t-butanol, CH-acid Compounds, such. For example, diethyl malonate, Acetylacetone, ethyl acetoacetate, Oximes, such as. Formaldoxime, acetaldoxime, butanoxime, cyclohexanone oxime, Acetophenone oxime, benzophenone oxime or diethylene glycol, lactams, such as Caprolactam, valerolactam, butyrolactam, phenols, such as Phenol, o-methylphenol, N-alkylamides, such as N-methylacetamide, imides such as phthalimide, secondary amines, such as Diisopropylamine, imidazole, 2-isopropylimidazole, pyrazole, 3,5-dimethylpryazole, 1,2,4-triazole and 2.5 dimethyl-1,2,4-triazole, are used. Preferably, protecting groups such as butane oxime, 3,5-dimethylpyrazole, Caprolactam, diethyl malonate, Malonsäuredemethylester, Acetoacetic ester, diisopropylamine, pyrrolidone, 1,2,4-triazole, imidazole and 2-isopropylimidazole. Particularly preferred are protecting groups used, which allow a low baking temperature, such as For example, diethyl malonate, dimethyl malonate, Butanoxime, diisopropylamine, 3,5-dimethylpyrazole and 2-isopropylimidazole.

Das Verhältnis an – gegebenenfalls blockierten – Isocyanatgruppen sämtlicher Bestandteile der Beschichtungsformulierung (B) zu den isocyanatreaktiven Gruppen sämtlicher Bestandteile der Beschichtungsformulierung (B) wird üblicherweise von 0,5 bis 2, bevorzugt von 0,8 bis 1,5 und besonders bevorzugt von 1,0 bis 1,2 gewählt.The relationship if necessary blocked - isocyanate groups all Components of the coating formulation (B) to the isocyanate-reactive Groups of all Components of the coating formulation (B) usually become from 0.5 to 2, preferably from 0.8 to 1.5, and more preferably chosen from 1.0 to 1.2.

Selbstverständlich sind die Organofunktionen der zur Partikelmodifizierung einzusetzenden Silane (d. h. die Funktionen X bzw. Y in den allgemeinen Formeln (I) und (II), die Funktionen des Lackharzes (L) sowie des Härters (H)) in geeigneter Weise aufeinander abzustimmen.Of course they are the organo-functions of the particle-modification Silanes (i.e., the X or Y functions in the general formulas (I) and (II), the functions of the paint resin (L) and the hardener (H)) suitably coordinated with each other.

Des Weiteren können die Beschichtungsformulierungen (B) auch noch die gängigen Lösungsmittel sowie die in Lackformulierungen üblichen Additive und Lackkomponenten als Komponente (E) enthalten. Zu nennen wären hier u. a. Verlaufshilfsmittel, oberflächenaktive Substanzen, Haftvermittler, Lichtschutzmittel wie UV-Absorber und/oder Radikalfänger, Thixotropiermittel sowie weitere Feststoffe. Zur Erzeugung der jeweils gewünschten Eigenschaftsprofile sowohl der Beschichtungsformulierungen (B) als auch der ausgehärteten Lacke werden derartige Zusätze bevorzugt zugesetzt. Ebenso können die Beschichtungsformulierungen (B) auch Pigmente enthalten.Of Further can the coating formulations (B) also the common solvents and the usual in paint formulations Additives and paint components as component (E) included. To call would be here u. a. Flow control agents, surface-active substances, adhesion promoters, Sunscreens such as UV absorbers and / or radical scavengers, thixotropic agents as well as other solids. To generate the respectively desired Property profiles of both the coating formulations (B) as also the cured paints become such additives preferably added. Likewise the coating formulations (B) also contain pigments.

Bei einem bevorzugtem Verfahren werden die erfindungsgemäßen Beschichtungsformulierungen (B) hergestellt, indem die Partikel (P) während des Mischprozesses als Pulver oder als Dispersion in einem geeigneten Lösungsmittel zugesetzt werden. Daneben wird aber noch ein weiteres Verfahren bevorzugt, bei dem aus den Partikeln (P) und einer oder mehreren Lackkomponenten zunächst ein Masterbatch hergestellt wird, mit Partikelkonzentrationen > 15 Gew.-%, bevorzugt > 25 Gew.-% und besonders bevorzugt > 30 Gew.-%. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtungsformulierungen (B) wird dieses Masterbatch dann mit den übrigen Lackkomponenten vermischt. Wird bei der Herstellung des Masterbatches von einer Partikeldispersion ausgegangen, so kann es vorteilhaft sein, wenn das Lösungsmittel der Partikeldispersion im Verlauf der Masterbatchherstellung entfernt wird, z. B. über einen Destillationsschritt, oder aber gegen ein anderes Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemisch ausgetauscht wird.at A preferred method are the coating formulations according to the invention (B) prepared by the particles (P) during the mixing process as Powder or as a dispersion in a suitable solvent. In addition, however, another method is preferred in which the particles (P) and one or more paint components first Masterbatch is produced, with particle concentrations> 15 wt .-%, preferably> 25 wt .-% and especially preferably> 30% by weight. In the preparation of the coating formulations according to the invention (B) this masterbatch is then mixed with the other paint components. Used in the production of the masterbatch from a particle dispersion it may be advantageous if the solvent particle dispersion during masterbatch production is, for. B. over a distillation step, or against another solvent or solvent mixture is exchanged.

Mit den erfindungsgemäßen Beschichtungen (B) können beliebige Substrate zur Verbesserung der Kratzfestigkeit, Abriebbeständigkeit oder Chemikalienbeständigkeit beschichtet werden. Bevorzugte Substrate sind Kunststoffe wie Polycarbonat, Polybutylenterephthalat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol oder Polyvinylchlorid sowie in einem vorgelagerten Schritt aufgebrachte Basislacke.With the coatings (B) according to the invention, it is possible to coat any desired substrates for improving scratch resistance, abrasion resistance or chemical resistance. Preferred substrates are plastics such as polycarbonate, polybutylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polystyrene or polyvinyl chloride as well as applied in an upstream step basecoats.

Besonders bevorzugt dienen die erfindungsgemäßen Beschichtungen als kratzfeste Klar- oder Decklacke, insbesondere in der Fahrzeugindustrie. Das Aufbringen der Beschichtungsformulierungen (B) kann durch beliebige Verfahren wie Eintauch-, Sprüh-, und Gießverfahren erfolgen. Auch ein Aufbringen der Beschichtungsformulierung (B) auf einem Basecoat nach einem „wet in wet"-Verfahren ist möglich. Die Aushärtung erfolgt in der Regel durch Erwärmen unter den jeweils erforderlichen Bedingungen (2K Lacke typischerweise bei 0–100°C, bevorzugt bei 20–80°C, 1K-Lacke bei 100–200°C bevorzugt bei 120–160°C). Selbstverständlich kann die Lackhärtung durch den Zusatz von geeigneten Katalysatoren beschleunigt werden. Als Katalysatoren eignen sich dabei insbesondere saure, basische sowie auch schwermetallhaltige Verbindungen.Especially The coatings of the invention preferably serve as scratch-resistant Clear or topcoats, especially in the automotive industry. The Application of the coating formulations (B) may be by any Methods such as dipping, spraying, and casting process respectively. Also application of the coating formulation (B) on a basecoat after a "wet in wet "process is possible. The curing usually done by heating under the conditions required (2K paints typically at 0-100 ° C, preferred at 20-80 ° C, 1-component paints at 100-200 ° C preferred at 120-160 ° C). Of course you can the lacquer hardening be accelerated by the addition of suitable catalysts. Particularly suitable catalysts are acidic, basic ones as well as heavy metal containing compounds.

Alle Symbole der vorstehenden Formeln weisen ihre Bedeutungen jeweils unabhängig voneinander auf. In allen Formeln ist das Siliciumatom vierwertig.All Symbols of the above formulas have their meanings, respectively independently from each other. In all formulas, the silicon atom is tetravalent.

Soweit nicht anders angegeben, sind alle Mengen- und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen, alle Drücke 0,10 MPa (abs.) und alle Temperaturen 20°C.So far Unless otherwise indicated, all amounts and percentages are on the weight, all pressures 0.10 MPa (abs.) And all temperatures 20 ° C.

Synthesebeispiel 1: Herstellung von 1,1-Dimethyl-1-sila-2,5-dioxacyclohexan (Silan 1).Synthesis Example 1: Preparation of 1,1-dimethyl-1-sila-2,5-dioxacyclohexane (Silane 1).

Ein Gemisch von 103,9 g (0,75 mol) Chlormethyldimethylmethoxysilan, 46,6 g (0,75 mol) Ethylenglykol und 200 ml 1,4-Diisopropylbenzol werden auf 150°C erhitzt und 3 h gerührt. Dabei werden 24 g Methanol abdestilliert. Danach werden bei 150°C langsam 138,8 g (0,75 mol) Tributylamin zugetropft. Nach dem Zutropfen wird für weitere 3 h bei 150°C gerührt. Das entstandene Salz wird abfiltriert. Das Filtrat wird fraktioniert destilliert, wobei man bei der bei 132°C übergehenden Fraktion 26,0 g reines 1,1-Dimethyl-1-sila-2,5-dioxacyclohexan erhält.One Mixture of 103.9 g (0.75 mol) of chloromethyldimethylmethoxysilane, 46.6 g (0.75 mol) of ethylene glycol and 200 ml of 1,4-diisopropylbenzene be at 150 ° C heated and stirred for 3 h. In this case, 24 g of methanol are distilled off. Then slowly at 150 ° C Added dropwise 138.8 g (0.75 mol) of tributylamine. After the dropping is for further 3 h at 150 ° C touched. The resulting salt is filtered off. The filtrate is fractionated distilled, wherein the fraction passing at 132 ° C 26.0 g pure 1,1-dimethyl-1-sila-2,5-dioxacyclohexane receives.

Synthesebeispiel 2: Herstellung von N-Butyl-1,1-climethyl-1-sila-2-azacyclopentan (Silan 2).Synthetic Example 2: Preparation of N-butyl-1,1-trimethyl-1-sila-2-azacyclopentane (Silane 2).

Zu einer Vorlage von 508 g (6,94 mol) 1-Butylamin werden innerhalb von 2,5 h 171 g (1,00 mol) Chlorpropyldimethylchlorsilan zugetropft und das Gemisch wird für 12 h unter Rückfluss erhitzt. Nach dem Abdestillieren des überschüssigen 1-Butylamins wird der Rückstand mit 350 ml Toluol verdünnt und auf 10°C abgekühlt. Der sich bildende Niederschlag wird abfiltriert und das Filtrat im Vakuum destilliert. Man erhält 134,5 g N-Butyl-1,1-dimethyl-1-sila-2-azacyclopentan.To a template of 508 g (6.94 mol) of 1-butylamine are inside Added dropwise from 2.5 h 171 g (1.00 mol) of chloropropyldimethylchlorosilane and the mixture is for 12 h under reflux heated. After distilling off the excess 1-butylamine is the Residue diluted with 350 ml of toluene and at 10 ° C cooled. The precipitate formed is filtered off and the filtrate distilled in vacuo. You get 134.5 g of N-butyl-1,1-dimethyl-1-sila-2-azacyclopentane.

Synthesebeispiel 3: Herstellung von N-Triethoxysilylmethyl-piperazin (Silan 3).Synthesis Example 3: Preparation of N-triethoxysilylmethylpiperazine (Silane 3).

905,3 g (10,5 mol) Piperazin und 945 ml Xylol (wasserfrei) als Lösungsmittel werden in einem 4 Liter 4-Hals-Kolben vorgelegt und anschließend mit Stickstoff inertisiert. Man heizt auf eine Temperatur von 100°C auf, wobei sich das Piperazin vollständig löst. Bei dieser Temperatur tropft man 446,3 g (2,1 mol) Chlormethyl-triethoxysilan innerhalb von 1 h unter gutem Rühren zu. Dabei fällt nach der Zugabe von ca. 1/3 der Silanmenge Piperazin-hydrochlorid als Salz aus, jedoch bleibt die Suspension bis zum Ende der Reaktion gut rührbar. Nach Beendigung der Zugabe rührt man für weitere 15 Min. nach. Anschließend wird das Reaktionsgemisch auf 110°C aufgeheizt und das ausgefallene Salz über einen vorgeheizten Filter abfiltriert.905.3 g (10.5 mol) of piperazine and 945 ml of xylene (anhydrous) as solvent are presented in a 4 liter 4-necked flask and then with Nitrogen inertized. It is heated to a temperature of 100 ° C, wherein the piperazine completely solves. at 446.3 g (2.1 mol) of chloromethyltriethoxysilane are added dropwise at this temperature within 1 hour with good stirring to. It falls after the addition of about 1/3 of the amount of silane piperazine hydrochloride as a salt, but the suspension remains until the end of the reaction good to stir. Stirring is complete after completion of the addition one for one another 15 minutes after. Subsequently the reaction mixture is at 110 ° C heated and the precipitated salt over a preheated filter filtered off.

Man kühlt auf ca. 5°C ab und filtriert den bei dieser Temperatur ausgefallenen Piperazinüberschuss ab. Anschließend destilliert man das Lösungsmittel ab, wobei eventuelle, noch vorhandene Piperazinreste ebenfalls entfernt werden. Das so erhaltene Rohprodukt wird destillativ gereinigt (84–86°C bei 0,1 mbar). Es wird eine Ausbeute von 357,5 g (1,36 mol), d. h. ca. 65% bezogen auf die eingesetzte Silanmenge, erreicht.you cools down about 5 ° C and filtered from the precipitated at this temperature piperazine excess. Subsequently distilled the solvent from, with any remaining piperazine residues also removed become. The crude product thus obtained is purified by distillation (84-86 ° C at 0.1 mbar). There is a yield of 357.5 g (1.36 mol), d. H. about 65% based on the amount of silane used.

Synthesebeispiel 4: Herstellung von carbinolfunktionellen SiO2-Nanosol-PartikelnSynthesis Example 4: Preparation of carbinol-functional SiO 2 nanosol particles

Bei einer Temperatur von 25°C werden zu 50,0 g eines SiO2-Organosols (IPA-ST® der Firma Nissan Chemical, 30,5 Gew.-% SiO2 in Isopropanol, mittlere Teilchengröße 12 nm), 1,98 g (14,9 mmol) Silan 1 gegeben. Man rührt für 6 h bei 50°C und für weitere 24 h bei Raumtemperatur, wobei man eine weitgehend klare Suspension erhält, die einen schwachen Tyndall-Effekt zeigt. Sie weist einen Festgehalt von 33,15 Gew.-%, einen SiO2-Gehalt von 29,34 Gew.-%, und einen OH-Gruppengehalt von 0,28 mmol/g auf.At a temperature of 25 ° C to 50.0 g of a SiO 2 organosol (IPA-ST ® from Nissan Chemical, 30.5 wt .-% SiO 2 in isopropanol, average particle size 12 nm), 1.98 g (14.9 mmol) of silane 1 was added. The mixture is stirred for 6 h at 50 ° C and for a further 24 h at room temperature to give a substantially clear suspension showing a weak Tyndall effect. It has a solids content of 33.15 wt .-%, an SiO 2 content of 29.34 wt .-%, and an OH group content of 0.28 mmol / g.

Synthesebeispiel 5: Herstellung von aminoalkylfunktionellen SiO2-Nanosol-PartikelnSynthesis Example 5: Preparation of aminoalkyl-functional SiO 2 nanosol particles

Zu 11,0 g eines verdünnten Kieselsols, das durch Zugabe von 7,5 g Isopropanol zu 3,5 g des Kieselsols IPA-ST® der Firma Nissan Chemical (30,5 Gew.-% SiO2 in Isopropanol, mittlere Teilchengröße 12 nm) erhalten worden ist, wird eine Lösung von 0,085 g des in Synthesebeispiel 2 beschriebenen Silans 2 in 0,4 g Ethanol zügig zugetropft und das Reaktionsgemisch für 1 h bei Raumtemperatur gerührt. Das modifizierte Kieselsol, das einen leichten Tyndall-Effekt zeigt, weist einen Festgehalt von 10,0 Gew.-%, einen SiO2-Gehalt von 9,3 Gew.-% und einen NH-Gruppengehalt von 0,04 mmol/g auf.To 11.0 g of a diluted silica sol, which by adding 7.5 g of isopropanol to 3.5 g of the silica sol IPA-ST ® from Nissan Chemical (30.5 wt .-% SiO 2 in isopropanol, average particle size 12 nm ), a solution of 0.085 g of the silane 2 described in Synthesis Example 2 in 0.4 g of ethanol is added dropwise rapidly and the reaction mixture is stirred for 1 h at room temperature. The modified silica sol, which shows a slight Tyndall effect, has a solids content of 10.0% by weight, an SiO 2 content of 9.3% by weight and an NH group content of 0.04 mmol / g ,

Synthesebeispiel 6: Herstellung von aminoalkylfunktionellen SiO2-Nanosol-PartikelnSynthesis Example 6: Preparation of aminoalkyl-functional SiO 2 nanosol particles

Zu 11,0 g eines verdünnten Kieselsols, das durch Zugabe von 7,5 g Isopropanol zu 3,5 g des Kieselsols IPA-ST® der Firma Nissan Chemical (30,5 Gew.- SiO2 in Isopropanol, mittlere Teilchengröße 12 nm) erhalten worden ist, wird eine Lösung von 0,095 g des in Synthesebeispiel 3 beschriebenen Silans 3 in 0,4 g Ethanol zügig getropft und das Reaktionsgemisch für 1 h bei Raumtemperatur gerührt. Das modifizierte Kieselsol, das einen leichten Tyndall-Effekt zeigt, weist einen Festgehalt von 9,7 Gew.-%, einen SiO2-Gehalt von 9,3 Gew.-% und einen Amingehalt von 0,03 mmol/g auf.To 11.0 g of a diluted silica sol obtained by adding 7.5 g of isopropanol 3.5 g of the silica sol IPA-ST ® from Nissan Chemical (30.5 parts by weight SiO 2 in isopropanol, average particle size 12 nm) has been obtained, a solution of 0.095 g of the silane 3 described in Synthesis Example 3 in 0.4 g of ethanol is rapidly added dropwise and the reaction mixture stirred for 1 h at room temperature. The modified silica sol, which shows a slight Tyndall effect, has a solids content of 9.7% by weight, an SiO 2 content of 9.3% by weight and an amine content of 0.03 mmol / g.

Beispiele 1–3: Herstellung von 1K-Beschichtungsformulierungen enthaltend SiO2-Nanosol-Partikel, die mit Carbinolfunktionen modifiziert worden sindExamples 1-3: Preparation of 1K coating formulations containing SiO 2 nanosol particles modified with carbinol functions

Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungsformulierung wird ein acrylatbasierendes Lackpolyol mit einem Festgehalt von 52,4 Gew.-% (Lösemittel: Solvent Naphta, Methoxypropylacetat (10:1)), einem Hydroxylgruppengehalt von 1,46 mmol/g Harzlösung und einer Säurezahl von 10–15 mg KOH/g mit Desmodur® BL 3175 SN der Fa. Bayer (butanoxim-blockiertes Polyisocyanat, blockierter NCO-Gehalt von 2,64 mmol/g) vermischt. Die dabei eingesetzten Mengen der jeweiligen Komponenten können der Tabelle 1 entnommen werden. Anschließend werden die in Tabelle 1 angegebenen Mengen der nach Synthesebeispiel 4 hergestellten Dispersionen zugegeben. Dabei werden jeweils molare Verhältnisse von geschützten Isocyanatfunktionen zu Hydroxylgruppen von ca. 1,1:1 erreicht. Des Weiteren werden jeweils 0,01 g einer Dibutylzinndilaurat und 0,03 g einer 10%igen Lösung ADDID® 100 der Fa. TEGO AG (Verlaufshilfsmittel auf Polysiloxanbasis) in Isopropanol zugemischt, wodurch Beschichtungsformulierungen mit ca. 50% Festgehalt erhalten werden. Diese anfänglich noch leicht trüben Mischungen werden für 48 h bei Raumtemperatur gerührt, wobei klare Beschichtungsformulierungen erhalten werden.

Figure 00240001
Tabelle 1: Rezepturen der Lacke (Beispiel 1–3)

  • * nicht erfindungsgemäss
  • 1) Anteil der Partikel nach Synthesebeispiel 4 am gesamten Festgehalt der jeweiligen Lackformulierung Herstellung und Bewertung von Lackfilaten aus den Lackformulierungen der Beispiele 1–3.
To prepare a coating formulation according to the invention, an acrylate-based coating polyol having a solids content of 52.4% by weight (solvent: solvent naphtha, methoxypropyl acetate (10: 1)), a hydroxyl group content of 1.46 mmol / g resin solution and an acid number of 10 15 mg KOH / g 3175 SN from. Bayer mixed with Desmodur ® BL (butanoxime-blocked polyisocyanate, blocked NCO content of 2.64 mmol / g). The amounts of the respective components used can be found in Table 1. Subsequently, the amounts indicated in Table 1 of the dispersions prepared according to Synthesis Example 4 are added. In each case, molar ratios of protected isocyanate functions to hydroxyl groups of about 1.1: 1 are achieved. Further be admixed in each case 0.01 g of dibutyltin dilaurate and 0.03 g of a 10% solution ADDID ® 100 from. TEGO AG (flow control agents based on polysiloxanes) in isopropanol to give coating formulations are obtained with about 50% solids content. These initially slightly cloudy mixtures are stirred for 48 h at room temperature to give clear coating formulations.
Figure 00240001
Table 1: Formulations of the lacquers (Example 1-3)
  • * not according to the invention
  • 1) proportion of particles according to Synthesis Example 4 in the total solids content of the respective paint formulation Preparation and evaluation of paint filaments from the paint formulations of Examples 1-3.

Die Beschichtungsmassen aus den Beispielen 1–4 werden jeweils mittels eines Filmziehgerätes Coatmaster® 509 MC der Fa.The coating compositions of Examples 1-4 are each by means of a film applicator Coatmaster ® 509 MC Fa.

Erichsen mit einem Rakel der Spalthöhe 120 μm auf einer Glasplatte aufgerakelt. Anschließend werden die erhaltenen Beschichtungsfilme in einem Umlufttrockenschrank für 30 Minuten bei 70°C und anschließend für 30 Min. bei 150°C getrocknet. Sowohl aus den Lackformulierungen der Beispiele als auch aus den Vergleichsbeispielen werden optisch einwandfreie, glatte Beschichtungen erhalten.Erichsen with a squeegee of the gap height 120 μm a glass plate aufgerakelt. Subsequently, the obtained Coating films in a convection oven for 30 minutes at 70 ° C and subsequently for 30 Min. At 150 ° C dried. Both from the paint formulations of the examples as Also from the comparative examples are optically flawless, smooth Coatings obtained.

Der Glanz der Beschichtungen wird mit einem Glanzmessgerät Micro gloss 20° der Fa. Byk bestimmt und liegt bei allen Lackformulierung zwischen 159 und 164 Glanz-Einheiten. Die Kratzfestigkeit der so erzeugten ausgehärteten Lackfilme wird mit einem Scheuerprüfgerät nach Peter-Dahn ermittelt. Hierzu wird ein Scheuervlies Scotch Brite® 2297 mit einer Fläche von 45 × 45 mm mit einem Gewicht von 500 g beschwert. Mit diesem werden die Lackproben mit insgesamt 40 Hüben verkratzt. Sowohl vor Beginn als auch nach Beendigung der Kratzversuche wird der Glanz der jeweiligen Beschichtung mit einem Glanzmessgerät Micro gloss 20° der Fa. Byk gemessen. Als Maß für die Kratzfestigkeit der jeweiligen Beschichtung wurde der Glanzverlust im Vergleich zum Ausgangswert bestimmt:

Figure 00250001
Tabelle 2: Glanzverlust beim Kratztest nach Peter-Dahn

  • * nicht erfindungsgemäss
The gloss of the coatings is determined with a gloss meter Micro gloss 20 ° from Byk and is in all paint formulation between 159 and 164 gloss units. The scratch resistance of the cured coating films produced in this way is determined using a scouring tester according to Peter-Dahn. For this purpose a scouring fleece Scotch Brite® 2297 with a surface of 45 × 45 mm weighing 500 g is weighted. With this, the paint samples are scratched with a total of 40 strokes. Both before and after completion of the scratching tests, the gloss of the respective coating is measured with a gloss meter Micro gloss 20 ° from Byk. As a measure of the scratch resistance of the respective coating, the loss in gloss was determined in comparison with the starting value:
Figure 00250001
Table 2: Loss loss in the scratch test according to Peter-Dahn
  • * not according to the invention

Die Ergebnisse zeigen, daß selbst kleinste Gehalte (3,3 Gew.-%) der erfindungsgemäßen Partikel (P) zu einer deutlichen Steigerung der Kratzfestigkeit der entsprechenden Beschichtung führen. Deutlich höhere Partikelgehalte (Beispiel 3 – Partikelgehalt: 7 Gew.-%) führen hingegen zu keiner weiteren Steigerung der Kratzfestigkeit.The Results show that itself smallest contents (3.3% by weight) of the particles (P) according to the invention to a clear Increase the scratch resistance of the corresponding coating lead. Clear higher particle contents (Example 3 - Particle Content: 7% by weight) however, no further increase in scratch resistance.

Beispiele 4–7: Herstellung von 1K-Beschichtungsformulierungen enthaltend SiO2-Manosol-Partikel, die mit Carbaminfunktionen modifiziert worden sindExamples 4-7: Preparation of 1K coating formulations containing SiO 2 nanoparticles modified with carbamine functions

Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungsformulierung wird ein acrylatbasierendes Lackpolyol mit einem Festgehalt von 52,4 Gew.-% (Lösemittel: Solvent Naphta, Methoxypropylacetat (10:1)), einem Hydroxylgruppengehalt von 1,46 mmol/g Harzlösung und einer Säurezahl von 10–15 mg KOH/g mit Desmodur® BL 3175 SN der Fa. Bayer (butanoxim-blockiertes Polyisocyanat, blockierter NCO- Gehalt von 2,64 mmol/g) vermischt. Die dabei eingesetzten Mengen der jeweiligen Komponenten können der Tabelle 3 entnommen werden. Anschließend werden die in Tabelle 3 angegebenen Mengen der nach Synthesebeispiel 5 bzw. 6 hergestellten Dispersion zugegeben. Dabei werden jeweils molare Verhältnisse von geschützten Isocyanatfunktionen zu Hydroxylgruppen von ca. 1,1:1 erreicht. Des Weiteren werden jeweils 0,01 g einer Dibutylzinndilaurat und 0,03 g einer 10%-igen Lösung ADDID® 100 der Fa. TEGO AG (Verlaufshilfsmittel auf Polysiloxanbasis) in Isopropanol zugemischt, wodurch Beschichtungsformulierungen mit ca. 50% Festgehalt erhalten werden. Diese anfänglich noch leicht trüben Mischungen werden für 48 h bei Raumtemperatur gerührt, wobei klare Beschichtungsformulierungen erhalten werden.

Figure 00260001
Tabelle 3: Rezepturen der Lacke (Beispiel 5–8)

  • * Anteil der Partikel nach Synthesebeispiel 5 bzw. 6 am gesamten Festgehalt der jeweiligen Lackformulierung
To prepare a coating formulation according to the invention, an acrylate-based coating polyol having a solids content of 52.4% by weight (solvent: solvent naphtha, methoxypropyl acetate (10: 1)), a hydroxyl group content of 1.46 mmol / g resin solution and an acid number of 10 15 mg KOH / g 3175 SN from. Bayer mixed with Desmodur ® BL (butanoxime-blocked polyisocyanate, a blocked NCO content of 2.64 mmol / g). The amounts of the respective components used can be found in Table 3. Subsequently, the amounts indicated in Table 3 are added to the dispersion prepared according to Synthesis Example 5 or 6. In each case, molar ratios of protected isocyanate functions to hydroxyl groups of about 1.1: 1 are achieved. Further be admixed in each case 0.01 g of dibutyltin dilaurate and 0.03 g of a 10% solution ADDID ® 100 from. TEGO AG (flow control agents based on polysiloxanes) in isopropanol to give coating formulations are obtained with about 50% solids content. These initially slightly cloudy mixtures are stirred for 48 h at room temperature to give clear coating formulations.
Figure 00260001
Table 3: Formulations of the lacquers (Example 5-8)
  • * Proportion of the particles according to Synthesis Example 5 or 6 in the total solids content of the respective paint formulation

Herstellung und Bewertung von Lackfilmen aus den Lackformulierungen der Beispiele 5–8.Production and evaluation of paint films from the paint formulations of Examples 5-8.

Die Beschichtungsmassen aus den Beispielen 5–8 werden jeweils mittels eines Filmziehgerätes Coatmaster® 509 MC der Fa. Erichsen mit einem Rakel der Spalthöhe 120 μm auf einer Glasplatte aufgerakelt. Anschließend werden die erhaltenen Beschichtungsfilme in einem Umlufttrockenschrank für 30 Minuten bei 70°C und anschließend für 30 Min. bei 150°C getrocknet. Sowohl aus den Lackformulierungen der Beispiele als auch aus den Vergleichsbeispielen werden optisch einwandfreie, glatte Beschichtungen erhalten.The coating compositions of Examples 5-8 are knife in each case by means of a film-drawing device Coatmaster ® 509 MC Fa. Erichsen with a doctor blade gap height of 120 micrometers on a glass plate. Subsequently, the coating films obtained are dried in a circulating air dryer for 30 minutes at 70 ° C and then for 30 min. At 150 ° C. Both the coating formulations of the examples and of the comparative examples give optically flawless, smooth coatings.

Der Glanz der Beschichtungen wird mit einem Glanzmessgerät Micro gloss 20° der Fa. Byk bestimmt und liegt bei allen Lackformulierung zwischen 159 und 164 Glanz-Einheiten. Die Kratzfestigkeit der so erzeugten ausgehärteten Lackfilme wird mit einem Scheuerprüfgerät nach Peter-Dahn ermittelt. Hierzu wird ein Scheuervlies Scotch Brite® 2297 mit einer Fläche von 45 × 45 mm mit einem Gewicht von 500 g beschwert. Mit diesem werden die Lackproben mit insgesamt 40 Hüben verkratzt. Sowohl vor Beginn als auch nach Beendigung der Kratzversuche wird der Glanz der jeweiligen Beschichtung mit einem Glanzmessgerät Micro gloss 20° der Fa. Byk gemessen.The gloss of the coatings is determined with a gloss meter Micro gloss 20 ° from Byk and is in all paint formulation between 159 and 164 gloss units. The scratch resistance of the cured coating films produced in this way is determined using a scouring tester according to Peter-Dahn. For this purpose a scouring fleece Scotch Brite® 2297 with a surface of 45 × 45 mm weighing 500 g is weighted. With this, the paint samples are scratched with a total of 40 strokes. Both before and after completion of the scratching tests, the gloss of the respective coating is measured with a gloss meter Micro gloss 20 ° from Byk.

Als Maß für die Kratzfestigkeit der jeweiligen Beschichtung wurde der Glanzverlust im Vergleich zum Ausgangswert bestimmt

Figure 00270001
Figure 00280001
Tabelle 4: Glanzverlust beim Kratztest nach Peter-Dahn

  • * nicht erfindungsgemäss
As a measure of the scratch resistance of the respective coating, the loss of gloss compared to the starting value was determined
Figure 00270001
Figure 00280001
Table 4: Loss loss in the scratch test according to Peter-Dahn
  • * not according to the invention

Beispiele 8–10: Herstellgung von 2K-Beschichtungsformulierungen enthaltend SiO2-Nanosol-Partikel, die mit Carbaminfunktionen modifiziert worden sindExamples 8-10: Preparation of 2K Coating Formulations Containing SiO 2 Nanosol Particles Modified with Carbamine Functions

Zur Herstellung einer Beschichtungsformulierung wird ein acrylatbasierendes Lackpolyol mit einem Festgehalt von 52,4 Gew.-% (Lösemittel: Solvent Naphta, Methoxypropylacetat (10:1)), einem Hydroxylgruppengehalt von 1,46 mmol/g Harzlösung und einer Säurezahl von 10–15 mg KOH/g mit dem nach Synthesebeispiel 6 hergestellten Nanosol vermischt. Die dabei eingesetzten Mengen der jeweiligen Komponenten sind in Tabelle 4 angegeben. Die erhaltene, anfänglich noch leicht trübe Dispersion wird für ca. 2 h bei Raumtemperatur gerührt, wobei klare und lagerstabile Mischung erhalten wird.to Preparation of a coating formulation becomes an acrylate-based Paint polyol with a solids content of 52.4% by weight (solvent: Solvent naphtha, methoxypropyl acetate (10: 1)), a hydroxyl group content of 1.46 mmol / g resin solution and an acid number from 10-15 mg KOH / g mixed with the nanosol prepared according to Synthesis Example 6. The amounts of the respective components used are shown in Table 4 indicated. The obtained, initially still slightly cloudy Dispersion is for stirred for about 2 h at room temperature, whereby clear and storage-stable mixture is obtained.

Direkt vor ihrer Verwendung wird diese Lackharzkomponente mit Desmodur® BL 3390 BA/SN der Fa. Bayer (Polyisocyanat, NCO-Gehalt von 4,63 mmol/g) als Härterkomponente vermischt. Die dabei eingesetzten Mengen der jeweiligen Komponenten können der Tabelle 4 entnommen werden. Es werden jeweils molare Verhältnisse von Isocyanatfunktionen zu Hydroxyl- bzw. Amingruppen von ca. 1,1:1 erreicht. Des Weiteren werden jeweils 0,01 g einer Dibutylzinndilaurat und 0,03 g einer 10%igen Lösung ADDID® 100 der Fa. TEGO AG (Verlaufshilfsmittel auf Basis Polysiloxan) in Isopropanol zugemischt, wodurch Beschichtungsformulierungen mit ca. 50% Festgehalt erhalten werden.

Figure 00290001
Tabelle 2: Rezepturen der Lacke (Beispiel 1–4)

  • * Anteil der Partikel nach Synthesebeispiel 5 bzw. 6 am gesamten Festgehalt der jeweiligen Lackformulierung
  • 1) nicht efindungsgemäß
Directly prior to use this film-forming resin component with Desmodur ® BL 3390 BA / SN of Messrs. Bayer (polyisocyanate, NCO content of 4.63 mmol / g) is mixed as a curing component. The amounts of the respective components used can be found in Table 4. In each case, molar ratios of isocyanate functions to hydroxyl or amine groups of about 1.1: 1 are achieved. Furthermore, in each case 0.01 g of dibutyltin dilaurate and 0.03 g of a 10% solution ADDID ® 100 from. TEGO AG admixed (leveling agents based on polysiloxane) in isopropanol to give coating formulations are obtained with about 50% solids content.
Figure 00290001
Table 2: Formulations of the lacquers (Example 1-4)
  • * Proportion of the particles according to Synthesis Example 5 or 6 in the total solids content of the respective paint formulation
  • 1) not according to the invention

Herstellung und Bewertung von Lackfilmen aus den Lackformulierungen der Beispiele 8–10Production and evaluation of paint films from the paint formulations of Examples 8-10

Direkt nach dem jeweiligen Vermengen von Lackharz- und Lackhärterkomponente werden die Beschichtungsmassen aus dem Vergleichsbeispiel 3 sowie den Beispielen 7–8 mittels eines Filmziehgerätes Coatmaster® 509 MC der Fa. Erichsen mit einem Rakel der Spalthöhe 120 μm auf einer Glasplatte aufgerakelt. Anschließend werden die erhaltenen Beschichtungsfilme in einem Umlufttrockenschrank für 30 Minuten bei 80°C getrocknet. Sowohl aus den Lackformulierungen der Beispiele 7–8 als auch derjenigen des Vergleichsbeispiels 3 werden optisch einwandfreie, glatte Beschichtungen erhalten.Immediately after the particular blending of paint resin component and paint component, the coating compositions of Comparative Example 3 and Examples 7-8 are doctored by means of a film applicator Coatmaster ® 509 MC Fa. Erichsen with a blade of gap height 120 microns on a glass plate. Subsequently, the resulting coating films are dried in a circulating air dryer for 30 minutes at 80 ° C. Both the paint formulations of Examples 7-8 and those of Comparative Example 3 give optically flawless, smooth coatings.

Der Glanz der Beschichtungen wird mit einem Glanzmessgerät Micro gloss 20° der Fa. Byk bestimmt und liegt bei allen Lackformulierung zwischen 159 und 164 Glanz-Einheiten. Die Kratzfestigkeit der so erzeugten ausgehärteten Lackfilme wird mit einem Scheuerprüfgerät nach Peter-Dahn ermittelt. Hierzu wird ein Scheuervlies Scotch Brite® 2297 mit einer Fläche von 45 × 45 mm mit einem Gewicht von 500 g beschwert. Mit diesem werden die Lackproben mit insgesamt 50 Hüben verkratzt. Sowohl vor Beginn als auch nach Beendigung der Kratzversuche wird der Glanz der jeweiligen Beschichtung mit einem Glanzmessgerät Micro gloss 20° der Fa. Byk gemessen.The gloss of the coatings is determined with a gloss meter Micro gloss 20 ° from Byk and is in all paint formulation between 159 and 164 gloss units. The scratch resistance of the cured coating films produced in this way is determined using a scouring tester according to Peter-Dahn. For this purpose a scouring fleece Scotch Brite® 2297 with a surface of 45 × 45 mm weighing 500 g is weighted. With this, the paint samples are scratched with a total of 50 strokes. Both before and after completion of the scratching tests, the gloss of the respective coating is measured with a gloss meter Micro gloss 20 ° from Byk.

Als Maß für die Kratzfestigkeit der jeweiligen Beschichtung wird der Glanzverlust im Vergleich zum Ausgangswert bestimmt:

Figure 00300001
Tabelle 5: Glanzverlust beim Kratztest nach Peter-Dahn

  • 1) nicht efindungsgemäß
As a measure of the scratch resistance of the respective coating, the loss of gloss is determined in comparison with the starting value:
Figure 00300001
Table 5: Loss loss in the scratch test according to Peter-Dahn
  • 1) not according to the invention

Die Ergebnisse zeigen, dass selbst kleinste Gehalte der erfindungsgemäßen Partikel (P) zu einer deutlichen Steigerung der Kratzfestigkeit der entsprechenden Beschichtung führen.The Results show that even the smallest contents of the particles according to the invention (P) to a significant increase in the scratch resistance of the corresponding Lead coating.

Claims (10)

Beschichtungsformulierungen (B), die a) 20–90 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil, eines hydroxylgruppen-funktionellen Lackharzes (L), b) 1–90 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil, eines Lackhärters (H), der ausgewählt wird aus geschützte oder ungeschützte Isocyanatgruppen enthaltenden Lackhärtern, Melamin-Formaldehyd-Harzen und Tris(aminocarbony)triazinen, c) 0,05–5 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil, an Partikeln (P), die auf ihrer Oberfläche über gegenüber dem Lackhärter (H) reaktive Funktionen verfügen, d) 0–90 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Beschichtungsformulierung (B), eines Lösungsmittels oder eines Lösungsmittelgemisches enthalten, bei dem die Partikel (P) erhältlich sind durch eine Umsetzung kolloidaler Metall- oder Siliciumoxidsole (P1) mit Organosilanen (A), die aus den allgemeinen Formel (I) und (II)
Figure 00310001
ausgewählt werden, wobei R1 Wasserstoff, Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylreste mit jeweils 1 bis 6 C-Atomen, wobei die Kohlenstoffkette durch nicht benachbarte Sauerstoff-, Schwefel- oder NR3-Gruppen unterbrochen sein kann, R2 Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Arylalkylreste mit jeweils 1 bis 12 C-Atomen, wobei die Kohlenstoffkette durch nicht benachbarte Sauerstoff-, Schwefel- oder NR3-Gruppen unterbrochen sein kann, R3 Wasserstoff, Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Arylalkyl-, Aminoalkyl- oder Aspartatesterreste, R4 Wasserstoff oder einen beliebigen organischen Rest, A einen zweibindigen, gegebenenfalls substituierten Alkyl-, Cycloalkyl- oder Aryl-Rest mit 1–10 Kohlenstoffatomen, der gegebenenfalls durch Sauerstoff-, Schwefel- oder NR3-Gruppen unterbrochen sein kann, X eine Organofunktion, die bei der Lackhärtung eine chemische Reaktion mit dem Härter (H) eingehen kann, Y eine Organofunktion, die – gegebenenfalls nach der Spaltung der Si-Y-Bindung – bei der Lackhärtung eine chemische Reaktion mit dem Härter (H) eingehen kann, bedeuten und n die Werte 0, 1 oder 2, m die Werte 0, 1 oder 2 und q die Werte 0 oder 1 annehmen können.
Coating formulations (B) which contain a) 20-90% by weight, based on the solids content, of a hydroxyl-functional paint resin (L), b) 1-90% by weight, based on the solids content, of a paint curing agent (H) , which is selected from coated or unprotected isocyanate group-containing lacquer hardeners, melamine-formaldehyde resins and tris (aminocarbony) triazines, c) 0.05-5 wt .-%, based on the solids content, of particles (P), based on their Surface having reactive functions to the paint curing agent (H), d) 0-90 wt .-%, based on the total coating formulation (B), of a solvent or a solvent mixture, wherein the particles (P) are obtainable by a reaction colloidal metal or silicon oxide sols (P1) with organosilanes (A) which are selected from the general formula (I) and (II)
Figure 00310001
wherein R 1 is hydrogen, alkyl, cycloalkyl or aryl radicals each having 1 to 6 C atoms, wherein the carbon chain may be interrupted by non-adjacent oxygen, sulfur or NR 3 groups, R 2 is alkyl, cycloalkyl , Aryl or arylalkyl radicals having in each case 1 to 12 C atoms, where the carbon chain may be interrupted by nonadjacent oxygen, sulfur or NR 3 groups, R 3 is hydrogen, alkyl, cycloalkyl, aryl, arylalkyl R 4 is hydrogen or any organic radical, A is a divalent, optionally substituted alkyl, cycloalkyl or aryl radical having 1-10 carbon atoms, optionally interrupted by oxygen, sulfur or NR 3 groups X can be an organo function which can undergo a chemical reaction with the curing agent (H) during paint curing, Y an organofunction which, optionally after the cleavage of the Si-Y bond, during paint curing chemical reaction with the hardener (H) can mean, and n the values 0, 1 or 2, m the values 0, 1 or 2 and q can take the values 0 or 1.
Beschichtungsformulierungen (B) nach Anspruch 1, welche enthalten a) 30–80 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil, eines hydroxylgruppen-funktionellen Lackharzes (L), b) 10–60 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil, eines Lackhärters (H), c) 0,1–4 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil, an Partikeln (P) und d) 10–70 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Beschichtungsformulierung (B), eines oder mehrerer Lösungsmittel.Coating formulations (B) according to Claim 1, which comprise a) 30-80% by weight, based on the solids content, of a hydroxyl-functional paint resin (L), b) 10-60 wt .-%, based on the solids content of a paint curing agent (H), c) 0.1-4 wt .-%, based on the solids content of particles (P) and d) 10-70 wt %, based on the total coating formulation (B), of one or more solvents. Beschichtungsformulierungen (B) nach Anspruch 1 und 2, bei denen Gruppen R1 in den Organosilanen (A) Methyl- oder Ethylreste sind.Coating formulations (B) according to Claims 1 and 2, in which groups R 1 in the organosilanes (A) are methyl or ethyl radicals. Beschichtungsformulierungen (B) nach Anspruch 1 bis 3, bei denen Gruppen X in den Organosilanen (A) der allgemeinen Formel (I) eine Hydroxyl- oder Thiolfunktion, eine Gruppe der Formel NHR5, einen heterocyclischen Ring enthaltend eine NH-Funktion oder einen Epoxidring darstellen, wobei R5 die Bedeutungen von R3 gemäß Anspruch 1 aufweist.Coating formulations (B) according to Claims 1 to 3, in which groups X in the organosilanes (A) of the general formula (I) have a hydroxyl or thiol function, a group of the formula NHR 5 , a heterocyclic ring containing an NH function or an epoxide ring in which R 5 has the meanings of R 3 according to claim 1. Beschichtungsformulierungen (B) nach Anspruch 1 bis 3, bei denen es sich bei den Gruppen Y in den Organosilanen (A) der allgemeinen Formel (II) um eine Funktion handelt, die nach der Spaltung der Si-Y-Bindung eine Hydroxyl- oder Thiolfunktion oder eine Gruppe der Formel NHR5 gemäß Anspruch 5 darstellt.Coating formulations (B) according to Claims 1 to 3, in which the groups Y in the organosilanes (A) of the general formula (II) are a function which, after cleavage of the Si-Y bond, has a hydroxyl or thiol function or a group of the formula NHR 5 according to claim 5. Beschichtungsformulierungen (B) nach Anspruch 1 bis 5, bei denen Organosilane (A) eingesetzt werden, die den allgemeinen Formeln (III) oder (IIIa) entsprechen
Figure 00330001
wobei B ein Sauerstoffatom, ein Schwefelatom, eine Carbonylgruppe, eine Estergruppe, eine Amidgruppe oder eine NR6-Gruppe darstellt, R6 die Bedeutungen von R3 aufweist, x die Werte von 0 bis 10 annehmen kann und die übrigen Variablen die bei den allgemeinen Formeln (I) und (II) gemäß Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen aufweisen.
Coating formulations (B) according to Claims 1 to 5, in which organosilanes (A) corresponding to the general formulas (III) or (IIIa) are used
Figure 00330001
wherein B represents an oxygen atom, a sulfur atom, a carbonyl group, an ester group, an amide group or an NR 6 group, R 6 has the meanings of R 3 , x can take the values from 0 to 10 and the remaining variables those in the general Having formulas (I) and (II) according to claim 1 meanings.
Beschichtungsformulierungen (B) nach Anspruch 1 bis 6, bei denen die Lackharze (L) aus hydroxylgruppen-haltigen Polyacrylaten oder Polyestern bestehen.Coating formulations (B) according to claim 1 to 6, in which the coating resins (L) of hydroxyl-containing polyacrylates or polyesters. Beschichtungsformulierungen (B) nach Anspruch 1 bis 7, bei denen als Lackhärter (H) Isocyanate mit geschützten Isocyanatgruppen eingesetzt werden, welche Schutzgruppen aufweisen, die bei Temperaturen von 80 bis 200°C abgespalten werden.Coating formulations (B) according to claim 1 to 7, where as a paint hardener (H) isocyanates with protected Isocyanate groups are used which have protective groups, which are split off at temperatures of 80 to 200 ° C. Beschichtungsformulierungen (B) nach Anspruch 1 bis 7, bei denen als Lackhärter (H) Isocyanate mit freien Isocyanatgruppen eingesetzt werden.Coating formulations (B) according to claim 1 to 7, where as a paint hardener (H) isocyanates are used with free isocyanate groups. Verwendung der Beschichtungsformulierung (B) gemäß Anspruch 1 bis 9 als Lacke.Use of the coating formulation (B) according to claim 1 to 9 as paints.
DE102005034348A 2005-07-22 2005-07-22 Hydroxy-functional lacquer formulations contain hardener-reactive organosilane surface-treated particles which increase the coating scratch resistance at low contents Withdrawn DE102005034348A1 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005034348A DE102005034348A1 (en) 2005-07-22 2005-07-22 Hydroxy-functional lacquer formulations contain hardener-reactive organosilane surface-treated particles which increase the coating scratch resistance at low contents
JP2008521826A JP2009503130A (en) 2005-07-22 2006-06-29 Coating film containing particles
CNA2006800268860A CN101228225A (en) 2005-07-22 2006-06-29 Particle-containing coats
KR1020087004067A KR20080031433A (en) 2005-07-22 2006-06-29 Particle-containing coats
PCT/EP2006/006325 WO2007031130A2 (en) 2005-07-22 2006-06-29 Particle-containing coats
EP06828790A EP1913072A2 (en) 2005-07-22 2006-06-29 Particle-containing coats

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005034348A DE102005034348A1 (en) 2005-07-22 2005-07-22 Hydroxy-functional lacquer formulations contain hardener-reactive organosilane surface-treated particles which increase the coating scratch resistance at low contents

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005034348A1 true DE102005034348A1 (en) 2007-01-25

Family

ID=36954819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005034348A Withdrawn DE102005034348A1 (en) 2005-07-22 2005-07-22 Hydroxy-functional lacquer formulations contain hardener-reactive organosilane surface-treated particles which increase the coating scratch resistance at low contents

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP1913072A2 (en)
JP (1) JP2009503130A (en)
KR (1) KR20080031433A (en)
CN (1) CN101228225A (en)
DE (1) DE102005034348A1 (en)
WO (1) WO2007031130A2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2119736A1 (en) 2008-05-16 2009-11-18 Bayer MaterialScience AG Stable nanoparticle-containing polyisocyanates
WO2010054975A1 (en) * 2008-11-17 2010-05-20 Basf Se Process for the distribution of silicates in coating materials
WO2013062119A1 (en) * 2011-10-25 2013-05-02 Dow Corning Toray Co., Ltd. Curable composition

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5382611B2 (en) * 2009-02-16 2014-01-08 日産自動車株式会社 Fine-particle-containing soft coating and laminated coating
CN102268223B (en) * 2011-06-29 2012-11-21 北京碧海舟腐蚀防护工业股份有限公司 Wax deposition preventing organic paint and preparation method of organic coating containing it
IL278376B1 (en) * 2018-05-11 2024-04-01 Kuraray Co Method for modifying polyurethane, polyurethane, polishing pad, and method for modifying polishing pad

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0768351B1 (en) * 1995-04-28 2001-09-19 BASF NOF Coatings Co., Ltd., Coating composition, process for preparing the composition, and process for preparing dispersion of inorganic oxide sol
JPH1045867A (en) * 1996-07-30 1998-02-17 Nippon Paint Co Ltd Thermosetting resin composition
ATE240370T1 (en) * 1996-09-30 2003-05-15 Basf Corp SCRATCH-RESISTANT CLEAR COATS CONTAINING SURFACE-REACTIVE MICROPARTICLES AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE19933098A1 (en) * 1999-07-15 2001-01-18 Herberts Gmbh & Co Kg Binder modified with nanoparticles for coating agents and their use
CN1209427C (en) * 1999-07-30 2005-07-06 匹兹堡玻璃板工业俄亥俄股份有限公司 Coating compositions having improved scratch resistance, coated substrates and methods related thereto
DE10151478C1 (en) * 2001-10-18 2003-03-13 Wacker Chemie Gmbh Production of aminoalkylsilyl-modified solid, used in powder system, as thickener or in toner, developer or charge transfer ancillary, involves reacting surface hydroxyl groups with cyclic silazane
US6833186B2 (en) * 2002-04-10 2004-12-21 Ppg Industries Ohio, Inc. Mineral-filled coatings having enhanced abrasion resistance and wear clarity and methods for using the same
DE102004040264A1 (en) * 2004-08-19 2006-02-23 Consortium für elektrochemische Industrie GmbH Particles with protected isocyanate groups

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2119736A1 (en) 2008-05-16 2009-11-18 Bayer MaterialScience AG Stable nanoparticle-containing polyisocyanates
US8669323B2 (en) 2008-05-16 2014-03-11 Bayer Materialscience Ag Stable polyisocyanates comprising nanoparticles
WO2010054975A1 (en) * 2008-11-17 2010-05-20 Basf Se Process for the distribution of silicates in coating materials
WO2013062119A1 (en) * 2011-10-25 2013-05-02 Dow Corning Toray Co., Ltd. Curable composition

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007031130A3 (en) 2007-07-12
CN101228225A (en) 2008-07-23
WO2007031130A2 (en) 2007-03-22
EP1913072A2 (en) 2008-04-23
KR20080031433A (en) 2008-04-08
JP2009503130A (en) 2009-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1910461B1 (en) Paints comprising particles
EP1778757B1 (en) Particles with protected isocyanate groups
EP1851277B1 (en) Lacquers containing particles with protected isocyanate groups
EP1923412B1 (en) Polyisocyanates modified by nano particles
US7470467B2 (en) Silica nanoparticles modified with organometallic compounds of zirconium and/or titanium
EP1910479A2 (en) Paints containing particles
EP2058349A1 (en) Nanoparticle modified polyisocyanate
DE102005034348A1 (en) Hydroxy-functional lacquer formulations contain hardener-reactive organosilane surface-treated particles which increase the coating scratch resistance at low contents
EP1645601B1 (en) Hybrid finish coatings
WO2006084629A1 (en) Varnish containing particles with protected isocyanate groups
EP1496062A1 (en) NCO-containing compounds with covalent bound polyhedral oligomeric silicon-oxygen clusters
WO2008055768A2 (en) Compositions containing phosphonate-functional particles
EP2155798A1 (en) Hybrid polyisocyanates
DE102005026700A1 (en) Coating formulation, useful as scratch resistant of clear- or finished lacquer, comprises varnish resin a lacquer hardener, solid particles, solvents and optionally lacquer components and additives
DE102005026699A1 (en) Coating formulation, useful as scratch-proof clear- or finish coatings, comprises varnish resin; varnish hardener; particles containing core consisting of atoms (e.g. metal); solvent; and optionally, varnish components and additives
EP1496093B1 (en) Polyester thick-layer coating compositions
DE10331788A1 (en) Aqueous polymer dispersion, useful as a coating agent, comprises at least one binding agent and at least one compound having polyhedral silicon-oxygen cluster units

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: WACKER CHEMIE AG, 81737 MUENCHEN, DE

8139 Disposal/non-payment of the annual fee
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20110201