Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Farbzusammensetzung, deren Lagerungsstabilität hoch ist,
eine dünne
verschleißfeste Überzugsschicht,
die die Farbzusammensetzung verwendet, und ein Verfahren zur Herstellung
der dünnen
verschleißfesten Überzugsschicht
bereitzustellen.
Es ist natürlich möglich, eine Farbzusammensetzung
gemäß der vorliegenden
Erfindung für
dünne Überzugsschichten
auf Kunststoffmaterialien anzuwenden. Wenn darüber hinaus die vorliegende
Farbzusammensetzung auf technische Kunststoffe aufgebracht wird,
um dünne
verschleißfeste Überzugsschichten
zu bilden, zeigen die resultierenden dünnen verschleißfesten Überzugsschichten
eine hohe Festigkeit, sind leicht und haben eine gute Verschleißfestigkeit.
Demgemäß ist es
möglich,
die mit den dünnen
verschleißfesten Überzugsschichten überzogenen
technischen Kunststoffe für
Sonnendächer
von Kraftfahrzeugen und Materialien zum Hausbau als Ersatz für anorganisches
Glas zu verwenden.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung
haben darüber
nachgedacht, die gegenseitigen Bindungen zwischen organischanorganischen
Schichtverbünden
zu verstärken,
indem die organisch-anorganischen Schichtverbünde nicht nur organisch mit
funktionellen organischen Gruppen der organischanorganischen Schichtverbünde verbunden
werden, sondern auch dadurch, dass des Weiteren anorganische Bindungen
in die organisch-anorganischen Schichtverbünde eingeführt werden. Auf diese Weise
gelangten sie zu der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Farbzusammensetzung
umfasst:
einer organisch-anorganischen Schichtverbund und hinsichtlich
des organisch-anorganischen Schichtverbunds, der als 100 Gewichtsteile
genommen wird, Titanalkoxid in einer Menge von 1 bis 50 Gewichtsteilen,
wobei
der organisch-anorganische Schichtverbund aus einer laminierten
Substanz besteht, die umfasst:
eine Schicht mit tetraedrischer
Struktur bestehend aus tetraedrischen Strukturen, deren Zentralatom
M' Si oder ein erstes
Metallatom ist, das einen Teil des Si ersetzt, wobei wenigsten ein
Teil des Zentralatoms M' kovalent an
eine organische Gruppe R gebunden ist, die eine polymerisierbare
funktionelle Gruppe einschließt
oder keine solche aufweist, und
eine Schicht mit oktaedrischer
Struktur bestehend aus oktaedrischen Strukturen, deren Zentralatom
M ein zweites Metallatom ist, und
wobei_ der organisch-anorganische
Schichtverbund durch die allgemeine Formel {RnM'O(4–n)/2}x(MOz/2) (H2O)w, ausgedrückt wird,
wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 3, x von 0,5 bis 2,0, z die Valenzzahl
des Zentralatoms M und eine ganze Zahl von 0 bis 2 und w die Anzahl
an Kristallwassermolekülen
und eine ganze Zahl, die in einen Bereich von {(z/2)-1} bis (z+1)/2
fällt,
ist.
Demgemäß reagiert der organisch-anorganische
Schichtverbund der vorliegenden Farbzusammensetzung nicht von sich
selber aus, selbst wenn er neben hochreaktiven Metallalkoxiden vorliegt.
Infolgedessen ist die vorliegende Farbzusammensetzung äußerst stabil
und zeigt eine hohe Lagerungsstabilität.
In der vorliegenden Farbzusammensetzung
kann das erste Metallatom, das einen Teil des Si ersetzt und das
Zentralatom M' bildet,
bevorzugt wenigstens ein Atom ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Al, Fe, P und Ti sein. Darüber
hinaus kann das Zentralatom M bevorzugt wenigstens ein Atom ausgewählt aus der
Gruppe bestehend aus Mg, Al, Ni, Co, Cu, Mn, Fe, Li, V, Zr und Ti
sein.
Die vorliegende Farbzusammensetzung
kann des Weiteren bevorzugt wenigstens ein Element ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus organischen Lösungsmitteln und Härtungskatalysatoren
umfassen. Darüber
hinaus kann die vorliegende Farbzusammensetzung des Weiteren bevorzugt
eine Alkoxysilanverbindung umfassen. Zusätzlich kann die vorliegende
Farbzusammensetzung bevorzugt ein organisches Lösungsmittel in einer Menge
vom Doppelten bis Zehnfachen des Gewichts des organisch-anorganischen
Schichtverbunds umfassen.
Das vorliegende Verfahren zur Herstellung
einer dünnen
verschleißfesten Überzugsschicht
umfasst die Schritte:
Herstellen einer Farbzusammensetzung
umfassend: einen organisch-anorganischen Schichtverbund und hinsichtlich
des organisch-anorganischen Schichtverbunds, der als 100 Gewichtsteile
genommen wird, Titanalkoxid in einer Menge von 1 bis 50 Gewichtsteilen,
wobei der organisch-anorganische Schichtverbund aus einer laminierten
Substanz besteht, die umfasst: eine Schicht mit tetraedrischer Struktur
bestehend aus tetraedrischen Strukturen, deren Zentralatom M' Si oder ein erstes
Metallatom ist, das einen Teil des Si ersetzt, wobei wenigstens
ein Teil des Zentralatoms M' kovalent
an eine organische Gruppe R gebunden ist, die eine polymerisierbare
funktionelle Gruppe einschließt
oder keine solche aufweist, und eine Schicht mit oktaedrischer Struktur
bestehend aus oktaedrischen Strukturen, deren Zentralatom M ein
zweites Metallatom ist, und wobei der organischanorganische Schichtverbund
durch die allgemeine Formel {RnM'O(4–n)/2}x(MOz/2) (H2O)w ausgedrückt wird,
wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 3, x von 0,5 bis 2,0, z die Valenzzahl
des Zentralatoms M und eine ganze Zahl von 2 bis 4 und w die Anzahl
an Kristallwassermolekülen
und eine ganze Zahl, die in einen Bereich von {(z/2)-1} bis (z+1)/2
fällt,
ist.
Aufbringen der Farbzusammensetzung
auf eine Oberfläche
eines harnartigen Substrats, und
Bilden einer dünnen verschleißfesten Überzugsschicht,
indem die Farbzusammensetzung physikalisch stimuliert wird, um ein
Reagieren und Aushärten
der Farbzusammensetzung zu verursachen.
In dem vorliegenden Herstellungsverfahren
kann das erste Metallatom, das einen Teil des Si ersetzt und das
Zentralatom M' bildet,
wünschenswerter
Weise wenigstens ein Atom ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Al, Fe, P und Ti sein. Darüber hinaus
kann das Zentralatom M wünschenswerter
Weise wenigstens ein Atom ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Mg, Al, Ni, Co, Cu, Mn, Fe, Li, V,
Zr und Ti sein.
In dem vorliegenden Herstellungsverfahren
kann die Farbzusammensetzung des Weiteren wünschenswerter Weise wenigstens
ein Element ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus organischen Lösungsmitteln und Härtungskatalysatoren
umfassen. Darüber
hinaus kann die Farbzusammensetzung des Weiteren wünschenswerter
Weise eine Alkoxysilanverbindung umfassen.
In dem vorliegenden Herstellungsverfahren
kann das harzartige Substrat wünschenswerter
Weise aus einem Polycarbonat bestehen.
In dem vorliegenden Herstellungsverfahren
kann die physikalische Stimulation wünschenswerter Weise wenigstens
eine Stimulation ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Erhitzen und Emittieren ultravioletter
Strahlen sein. Es ist zu beachten, dass die physikalische Stimulation
ein Reagieren und Aushärten
der Farbzusammensetzung verursacht.
Die vorliegende dünne verschleißfeste Überzugsschicht
umfasst:
eine auf eine Oberfläche eines harzartigen Substrats
aufgebrachte Farbzusammensetzung, die umfasst:
einen organisch-anorganischen
Schichtverbund und hinsichtlich des organisch-anorganischen Schichtverbunds,
der als 100 Gewichtsteile genommen wird,
Titanalkoxid in einer
Menge von 1 bis 50 Gewichtsteilen, wobei der organisch-anorganische
Schichtverbund aus einer laminierten Substanz besteht, die umfasst:
eine
Schicht mit tetraedrischer Struktur bestehend aus tetraedrischen
Strukturen, deren Zentralatom M' Si
oder ein erstes Metallatom ist, das einen Teil des Si ersetzt, wobei
wenigstens ein Teil des Zentralatoms M' kovalent an eine organische Gruppe
R gebunden ist, die eine polymerisierbare funktionelle Gruppe einschließt oder
keine solche aufweist, und
einer Schicht mit oktaedrischer
Struktur bestehend aus oktaedrischen Strukturen, deren Zentralatom
M ein zweites Metallatom ist, und
wobei der organisch-anorganische
Schichtverbund durch die allgemeine Formel {RnM'O(4_n/2}x(MOz/2)(H2O)w ausgedrückt wird,
wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 3, x von 0,5 bis 2,0, z die Valenzzahl
des Zentralatoms M und eine ganze Zahl von 2 bis 4 und w die Anzahl
an Kristallwassermolekülen
und eine ganze Zahl, die in einen Bereich von {(z/2)-1} bis (z+1)/2
fällt,
ist, und
die vorliegende dünne
verschleißfeste Überzugsschicht
des Weiteren umfasst:
organische Querverknüpfungen, die durch Polymerisation
der polymerisierbaren funktionellen Gruppen des organischanorganischen
Schichtverbunds und der polymerisierbaren funktionellen Gruppen
anderer organisch-anorganischer Schichtverbünde in der Nachbarschaft des
organischanorganischen Schichtverbunds gebildet sind, wobei die
Polymerisation durch physikalische Stimulation der Farbzusammensetzung
induziert wird, und
anorganische Querverknüpfungen, die durch eine Reaktion
zwischen dem Titanalkoxid, das mit Hydroxidendgruppen von wenigstens
einer der tetraedrischen Strukturen und oktaedrischen Strukturen
des organisch-anorganischen Schichtverbunds umgesetzt und mit diesen
verbunden ist, und anderen Titanalkoxiden, die mit Hydroxidendgruppen
von wenigstens einer der tetraedrischen Strukturen und oktaedrischen
Strukturen der anderen organisch-anorganischen Schichtverbünde in der
Nachbarschaft des organischanorganisc:hen Schichtverbundes umgesetzt
und mit diesem verbunden sind, gebildet sind, wobei die Reaktion
durch physikalische Stimulation der Farbzusammensetzung induziert
wird. Da der organisch-anorganische Schichtverbund eine Anisotropie
in der Konfiguration zeigt, neigt er dazu, parallel zu dem harzartigen
Substrat zu laminieren. Demgemäß tritt
bei der vorliegenden dünnen
verschleißfesten Überzugsschicht
die Schrumpfung beim Härten
vertikal zu dem harzartigen Substrat auf. Demgemäß ist die vorliegende dünne verschleißfeste Überzugsschicht gegenüber einem
Ablösen
von dem harzartigen Substrat ebenso wie gegenüber Reißen sehr beständig und zeigt
starke Anhaftung an das harzartige Substrat. Darüber hinaus treten die aus den
polymerisierbaren funktionellen Gruppen resultierenden organischen
Querverknüpfungen
und die aus den Titanalkoxiden resultierenden anorganischen Querverknüpfungen
gleichzeitig auf, wenn physikalisch stimuliert wird, so dass die
organisch-anorganischen Schichtverbünde fest miteinander verbunden
sind. Im Ergebnis hat die vorliegende dünne verschleißfeste Überzugsschicht
eine gute Verschleißfestigkeit.
In der vorliegenden dünnen verschleißfesten Überzugsschicht
kann das erste Metallatom, das einen Teil des Si ersetzt und das
Zentralatom M' bildet,
bevorzugt wenigstens 1 Atom ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Al, Fe, P und Ti sein. Darüber
hinaus kann das Zentralatom M bevorzugt wenigstens ein Atom ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus Mg, Al, Na, Co, Cu, Mn, Fe, Li, V, Zr und
Ti sein.
In der vorliegenden dünnen verschleißfesten Überzugsschicht
kann die Farbzusammensetzung des Weiteren bevorzugt wenigstens ein
Element ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus organischen Lösungsmitteln und Härtungskatalysatoren
umfassen. Darüber
hinaus kann die Farbzusammensetzung des Weiteren bevorzugt eine
Alkoxysilanverbindung umfassen.
In der vorliegenden dünnen verschleißfesten Überzugsschicht
kann das harzartige Substrat bevorzugt aus Polycarbonat bestehen.
Bei der vorliegenden dünnen verschleißfesten Überzugsschicht
kann die physikalische Stimulation bevorzugt wenigstens eine Stimulation
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Erhitzen und Emittieren ultravioletter
Strahlen sein. Es ist zu beachten, dass die physikalische Stimulation
ein Reagieren und Aushärten der
Farbzusammensetzung verursacht.
Eine vollständigere Einsicht in die vorliegende
Erfindung und viele ihrer Vorteile wird leicht erhalten, da diese
durch Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden
werden wird, wenn sie zusammen mit den begleitenden Zeichnungen
und der detaillierten Beschreibung betrachtet: wird, die alle einen Teil
der Offenbarung bilden:
Die 1 ist
ein schematisches Diagramm, um eine Struktur eines organisch-anorganischen
Schichtverbunds gemäß einem
Beispiel der vorliegenden Farbzusammensetzung teilweise zu veranschaulichen,
und
die 2 ist
ein schematisches Diagramm, um eine Struktur gemäß einem Beispiel der vorliegenden dünnen verschleißfesten Überzugsschicht
teilweise zu veranschaulichen.
Nachdem die vorliegende Erfindung
allgemein beschrieben wurde, kann ein weitergehendes Verständnis durch
Bezug auf spezielle bevorzugte Ausführungsformen erhalten werden,
die hier nur zum Zweck der Veranschaulichung bereitgestellt und
für die
es nicht beabsichtigt ist, den Umfang der angefügten Ansprüche zu beschränken.
Ausführungsformen der vorliegenden
Farbzusammensetzung, des vorliegenden Herstellungsverfahrens einer
dünnen
verschleißfesten Überzugsschicht
und der vorliegenden dünnen
verschleißfesten Überzugsschicht,
die die vorliegende Farbzusammensetzung umfasst, werden hiernach
detaillierter mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Die vorliegende Farbzusammensetzung
umfasst einen organischanorganischen Schichtverbund und Titanalkoxid.
Der organischanorganische Schichtverbund wird durch die allgemeine
Formel {RnM'O(4_n/2}x(MOz/2)(H2O)w ausgedrückt, wobei
n eine ganze Zahl von 1 bis 3, x von 0,5 bis 2,0 und eine beliebige
Zahl ohne Beschränkung
auf eine ganze Zahl, z die Valenzzahl des Zentralatoms M und eine
ganze Zahl von 2 bis 4 und w die Anzahl an Kristallwassermolekülen und
eine ganze Zahl, die in einen Bereich von {(z/2)-1} bis (z+1)/2
fällt,
ist.
Der organisch-anorganische Schichtverbund
besteht aus einer 1aminierten Substanz und einer organischen Gruppe
R. Die 1aminierten Substanz umfasst eine Schicht mit tetraedrischer
Struktur und eine Schicht mit oktaedrischer Struktur. Die Schicht
mit tetraedrischer Struktur besteht aus tetraedrischen Strukturen.
Die Schicht mit oktaedrischer Struktur besteht aus oktaedrischen
Strukturen.
Die Schicht mit tetraedrischer Struktur
besteht aus tetraedrischen Strukturen, deren Zentralatom M' Si oder ein erstes
Metallatom ist, das einen Teil des Si ersetzt. Das erste Metallatom,
das einen Teil des Si ersetzt, kann bevorzugt wenigstens ein Atom
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Al, Fe, P und Ti sein. Es war gut bekannt,
das Al, Fe, P und Ti das Si leicht ersetzen, um ein Zentralatom
zu bilden. Die Schicht mit oktaedrischer Struktur besteht aus oktaedrischen
Strukturen, deren Zentralatom M ein zweites Metallatom ist. Das Zentralatom
M kann bevorzugt wenigstens ein Atom ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Mg, Al, Ni, Co, Cu, Mn, Fe, Li, V, Zr und Ti sein.
Der organisch-anorganische Schichtverbund
hat eine Struktur, die hochgradig als ein kristallines Schichtpolymer
entwickelt ist, das die aus der Schicht mit tetraedrischer Struktur
und der Schicht mit oktaedrischer Struktur bestehende laminierte
Substanz umfasst. Demgemäß kann der
organisch-anorganische Schichtverbund vorteilhaft die Charakteristiken
eines anorganischen Materials wie etwa große Härte und hohe Hitzebeständigkeit
zeigen. Darüber
hinaus ist die organische Gruppe R, die eine polymerisierbare funktionelle Gruppe
einschließt
oder keine solche aufweist, an wenigstens einen Teil des Zentralatoms
M' gebunden. Infolgedessen
ist es möglich,
die organische Gruppe R in den organischanorganischen Schichtverbund
in einer ausreichenden Menge von 1 bis 3 organischen Gruppen R hinsichtlich
eines Zentralatoms M' einzubringen. Daher
ist es möglich,
die Charakteristiken eines organischen Materials wie etwa Flexibilität und schnelle
Formbarkeit einer dünnen
Schicht bei gewöhnlicher
oder Raumtemperatur sicherzustellen, wenn der organisch-anorganische Schichtverbund
zum Beispiel als Farben verwendet wird. Da die organische Gruppe
R an das Zentralatom M' durch
eine kovalente Bindung gebunden ist, ist zusätzlich die Bindung zwischen
ihnen fest. Im Ergebnis wird die Bindung zwischen ihnen kaum beeinträchtigt,
wenn der organisch-anorganische
Schichtverbund für
tatsächliche
Anwendungen einer Vielzahl von Vorgängen wie etwa einem Vermischen
mit anderen Komponenten und physikalischer Stimulation unterzogen
wird.
Der organisch-anorganische Schichtverbund
ist als eine so genannte 2:1-Struktur und als eine so genannte 1:1-Struktur
erhältlich.
In der 2:1-Struktur sind Schichten mit tetraedrischer Struktur auf
den gegenüberliegenden
Seiten einer Schicht mit oktaedrischer Struktur gebildet. In der
1:1-Struktur ist eine Schicht mit tetraedrischer Struktur auf einer
der gegenüberliegenden
Seiten einer Schicht mit oktaedrischer Struktur gebildet. Wenn es
erwünscht
ist, die organische Gruppe R in einer großen Menge einzuschließen, damit
sich die Charakteristiken eines organischen Materials zeigen, oder
wenn es gewünscht
ist, die Festigkeit des vorliegenden Farbverbunds zu verbessern,
indem die organischen Gruppen R von benachbarten organischanorganischen
Schichtverbünden
umgesetzt werden, um sie durch Querverknüpfen zu verbinden, ist es des
Weiteren bevorzugt, organisch-anorganische Schichtverbünde mit
der 2:1-Struktur zu verwenden.
Solange die organische Gruppe R in
die organischanorganischen Schichtverbünde eingebracht werden kann
und solange sie den organisch-anorganischen Schichtverbünden die
Charakteristiken eines organischen Materials verleihen kann, können jegliche
organische Gruppen als die organische Gruppe R verwendet werden.
Ein repräsentatives
Beispiel sind Alkylgruppen. Allerdings kann die organische Gruppe
R des Weiteren eine polymerisierbare funktionelle Gruppe wie etwa
Acrylgruppen, Methacrylgruppen, Epoxidgruppen, Aminogruppen und
Mercaptogruppen als die Endgruppe einschließen. Umso mehr die organische
Gruppe R die polymerisierbaren funktionellen Gruppen einschließt, umso
mehr ist es möglich,
die benachbarten organisch-anorganischen Verbünde fest zu verbinden, wenn
die organischen Gruppen R der organischanorganischen Schichtverbünde umgesetzt
werden, um sie durch Querverknüpfen
zu verbinden. Es ist allerdings zu beachten, dass die organische
Gruppe R in der vorliegenden Beschreibung keine Alkoxygruppen einschließt.
Die 1 veranschaulicht
teilweise eine Struktur eines organisch-anorganischen Schichtverbunds 10 gemäß einem
Beispiel der vorliegenden Farbzusammensetzung. Wie in 1 veranschaulicht, ist der
organisch-anorganische Schichtverbund 10 ein organisch-anorganischer
Schichtverbund mit einer 2 : 1-Struktur. Und
zwar sind Schichten 2 mit tetraedrischer Struktur auf den
gegenüberliegenden
Seiten einer Schicht 1 mit oktaedrischer Struktur gebildet. Die
Schicht 1 mit oktaedrischer Struktur besteht aus oktaedrischen
Strukturen, deren Zentralatom M ist. Die Schichten 2 mit
tetraedrischer Struktur bestehen aus tetraedrischen Strukturen, deren
Zentralatom M' ist.
Darüber
hinaus sind organische Gruppen R, die mit 3 bezeichnet
sind und eine funktionale Endgruppe R' haben, durch eine kovalente Bindung
an die Zentralatome M' gebunden.
Der Mechanismus, wie sich der organisch-anorganische
Schichtverbund bildet, ist bisher nicht aufgeklärt worden. Allerdings wird
er wie hiernach beschrieben angenommen. Wenn eine Lösung oder
Dispersion, in der ein Organoalkoxysilan mit wenigstens einer Alkoxygruppe
und wenigstens einer organischen Gruppe und ein anorganisches Salz,
ein organisches Salz oder ein Alkoxid eines Metalls (oder des Zentralatoms
M) in einem polaren Lösungsmittel
gelöst
oder dispergiert sind, schwach alkalisch eingestellt wird, wächst eine
kristalline Struktur aus der Schicht mit oktaedrischer Struktur,
in der das Metall das Zentralatom M bildet, vorausgehend an, und
auf das Wachstum der kristallinen Struktur folgt das Verbinden zwischen
den Siliciumatomen des Organoalkoxysilans und der wachsenden Schicht
mit oktaedrischer Struktur durch Kondensation unter Wasserentzug,
nachdem die Alkoxygruppen des Organoalkoxysilans hydrolisiert wurden.
Dann wächst
die kristalline Struktur der Schicht mit tetraedrischer Struktur
ebenfalls um die Siliconatome herum an. Daher wird angenommen, dass
wenn die organische Gruppe direkt an einen Teil der tetraedrischen
Strukturen gebunden ist, die Bildung der Schicht mit tetraedrischer
Struktur auf die Bildung der Schicht mit oktaedrischer Struktur folgt,
so dass schließlich
der organisch-anorganische Schichtverbund gebildet wird.
Das Organoalkoxysilan liefert das
Zentralatom M' und
die organische Gruppe R der Schicht mit tetraedrischer Struktur
des organisch-anorganischen Schichtverbunds und hat wenigstens eine
Alkoxygruppe und wenigstens eine organische Gruppe. Es ist zu beachten,
dass die Alkoxygruppe benötigt
wird, um das Silicium, das Zentralatom der Schicht mit tetraedrischer
Struktur, an die Schicht mit oktaedrischer Struktur zu binden. Daher
ist es möglich,
nicht nur ein Organoalkoxysilan zu verwenden, das drei Alkoxygruppen
und eine organische Gruppe hat, sondern zudem ein Organoalkoxysilan,
das eine Alkoxygruppe und drei organische Gruppen hat. Und zwar
kann das Verhältnis
der Alkoxygruppe zu der organischen Gruppe zahlenmäßig von
3:1 bis 1:3 betragen.
Es ist zu beachten, dass, wenn erwünscht, Siliciumalkoxide
in den organisch-anorganischen Schichtverbund auf die gleiche Weise
wie das Organoalkoxysilan eingebracht werden können. Es ist zu beachten, dass
Siliciumalkoxide keine organische Gruppe aufweisen. Wenn Siliciumalkoxide
zusammen mit dem Organoalkoxysilan in einem vorbestimmten Verhältnis zu
dem Organoalkoxysilan verwendet werden, ist es demgemäß möglich, den
Anteil der organischen Gruppe R in dem organischanorganischen Schichtverbund
zu steuern. Siliciumalkoxide bezeichnen hier Siliciumalkoxide, die
wenigstens eine Alkoxygruppe und keine organischen Gruppen aufweisen.
Zum Beispiel ist es möglich,
Siliciumalkoxide zu verwenden, die eine Alkoxygruppe in einer Anzahl
von 1 bis 4 aufweisen.
Darüber hinaus werden keine Ionenaustauschreaktionen
verwendet, um die organische Gruppe R in den organisch anorganischen
Schichtverbund einzuführen.
Demgemäß ist es
möglich,
organische Substanzen, die schwierig zu ionisieren sind, wie etwa
zum Beispiel organische Substanzen einschließlich Epoxidgruppen und organische
Substanzen mit Aminogruppen als einer Endgruppe, als die organische
Gruppe R in den organisch-anorganischen Schichtverbund einzubringen.
Wenn zusätzlich
ein Verfahren ähnlich
zu dem Herstellungsverfahren von Phyllosilicat, das in der ungeprüften Japanischen
Patentveröffentlichung
(KOKAI) Nr. 3-199,118
dargelegt wird, verwendet wird, wird die einzubringende organische
Gruppe R durch hohe Temperaturen oder extreme pH-Werte kaum beeinträchtigt.
Es ist zu beachten, dass das in der Veröffentlichung offenbarte Herstellungsverfahren
für Phyllosilicat
dadurch charakterisiert ist, dass eine Schicht aus einem Tonmaterial
leicht und unter milden Bedingungen synthetisiert wird.
Das anorganische Metallsalz, das
organische Metallsalz oder das Metallalkoxid liefert das Zentralatom M
der Schicht mit oktagonaler Struktur in dem organisch-anorganischen
Schichtverbund. Hinsichtlich der Art der anorganischen und organischen
Säuren,
die das anorganische und das organische Salz mit dem Metall bilden,
das das Zentralatom M bildet, ist diese nicht speziell beschränkt. Hinsichtlich
der Art der Alkoxygruppen des Metallalkoxids ist diese ebenfalls
nicht speziell beschränkt.
Ein Teil des Zentralatoms M kann Si, das das Zentralatom M' der Schicht mit
tetragonaler Struktur ist, ersetzen. Wenn darüber hinaus anorganische Salze, organische
Salze oder Alkoxide von Phosphor (P) verwendet werden, ersetzt P
das Silicium. Die Substitution wird auch in natürlichen Tonmineralien beobachtet.
Ein polares Lösungsmittel dient dazu, das
Organoalkoxysilan und das anorganische Salz, das organische Salz
oder das Alkoxid eines Metalls (oder des Zentralatoms M) darin zu
lösen oder
zu dispergieren. Das polare Lösungsmittel
kann wenigsten: ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus polaren anorganischen Lösungsmitteln,
polaren organischen Lösungsmitteln,
organischen Säuren
und anorganischen Säuren
oder gemischten Lösungsmitteln
bestehend aus zwei oder mehr von diesen sein. Eines der polaren anorganischen
Lösungsmittel
ist Wasser. Die polaren organischen Lösungsmittel können Alkohole
und Acetone sein. Das polare Lösungsmittel
kann des Weiteren bevorzugt wasserlösliche organischen Lösungsmittel wie
etwa niedere Alkohole und Acetone sein.
Wenn das Verhältnis der verwendeten Menge
an Organoalkoxysilan hinsichtlich der verwendeten Menge des anorganischen
Salzes, des organischen Salzes oder des Alkoxids eines Metalls (oder
des Zentralatoms M) gesteuert wird, ist es möglich, selektiv organisch-anorganische
Schichtverbünde
mit einer 2 : 1- oder einer 1 :
1-Struktur herzustellen. Kurz gesagt ist es die Frage des äquivalenten
Verhältnisses
des Metallatoms, das das Zentralatom M der Schicht mit oktaedrischer
Struktur bildet, zu dem Siliciumatom, das das Zentralatom M' der Schicht mit
tetragonaler Struktur bildet. Wenn zum Beispiel das Verhältnis des
Zentralatoms M zu dem Zentralatom M', das heisst Zentralatom M : Zentralatom
M', von 1 :
0,5 bis 1 : 1 reicht, werden organisch-anorganische
Schichtverbünde
mit der 1 : 1-Struktur erzeugt. Wenn
andererseits das Verhältnis
Zentralatem M : Zentralatom M' von
1 : 2 bis 3 :
4 reicht, werden organisch-anorganische Schichtverbünde mit
der 2 : 1-Struktur erzeugt.
Es ist zu beachten, dass es für tetraedrische
Strukturen bekannt war, dass ein Teil von Si-OH darin immer unkondensiert
verbleibt, wenn die Alkoxygruppen des Organoalkoxysilans hydrolisiert
und durch Wasserentzug vollständig
kondensiert werden. Andererseits binden in Abhängigkeit von dem Verhältnis der
Siliciumatome zu dem Zentralatom M der oktaedrischen Strukturen
in den oktaedrischen Strukturen nicht notwendigerweise alle Sauerstoffatome
an die Siliciumatome. Demgemäß wird ein
Teil der Sauerstoffatome überschüssig, so
dass sie in der Form von M-OH als Hydroxidgruppe vorliegen. Die
Gegenwart solch einer Hydroxidgruppe resultiert aus der Unvermeidbarkeit,
dass physikalische Strukturen stabil vorliegen. Darüber hinaus ist
bestätigt
worden, dass die Hydroxidgruppe ebenfalls in natürlichen Phyllosilicatmineralien
vorliegt.
Wie vorstehend beschrieben, kann
der organisch-anorganische Schichtverbund hergestellt werden, indem
die Rohmaterialien vollständig
hydrolisiert und die folgende Kondensation durch Wasserentzug vervollständigt wird.
Der organisch-anorganische Schichtverbund weist im wesentlichen
keine Wassermoleküle
auf, die in seiner eigenen Struktur isolieren können. Selbst wenn der organisch-anorganische
Schichtverbund in Farbzusammensetzungen neben hochreaktiven Metallalkoxiden
vorliegt, reagiert er demgemäß nicht
von selbst und ist äußerst stabil.
Infolgedessen zeigt die Farbzusammensetzung eine hohe Lagerungsstabilität.
Für
das Organoalkoxysilan ist es möglich,
die folgenden zu nennen, zum Beispiel β-Acryloxyethyltrimethoxysilan, β-Acryloxypropyltrimethoxysilan, γ-Acryloxyethyltrimethoxysilan, γ-Acryloxypropyltrimethoxysilan, β-Acryloxyethyltriethoxysilan, β-Acryloxypropyltriethoxysilan, γ-Acryloxyethyltriethoxysilan, γ-Acryloxypropyltriethoxysilan, β-Methacryloxyethyltrimethoxysilan, β-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, γ-Methacryloxyethyltrimethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, β-Methacryloxyethyltriethoxysilan, β-Methacryloxypropyltriethoxysilan, γ-Methacryloxyethyltriethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltriethoxysilan,
Vinyltrimethoxysilan und Vinyltriethoxysilan. Für das Metallsalz oder -alkoxid
ist es möglich,
die folgenden zu nennen, zum Beispiel Magnesiumchlorid, Magnesiumchloridhexahydrat,
Magnesiumacetat, Aluminiumchlorid, Aluminiumchloridhexahydrat, Aluminiumnitrat,
Aluminiumnitratnonahydrat, Titantetraethoxid, Titantetraisopropoxid,
Titantetra-n-propoxid und Titantetrabutoxid. Daher können den
organisch-anorganische Schichtverbund bevorzugt acrylische Mg-Schichtpolymere,
methacrylische Mg-Schichtpolymere, Vinyl-Mg-Schichtpolymere, acrylische Al-Schichtpolymere,
methacrylische Al-Schichtpolymere, Vinyl-Al-Schichtpolymere, acrylische
Titanosilicate, methacrylische Titanosilicate und Vinyl-Titanosilicate bilden,
die unter Verwendung der vorstehend dargelegten Organoalkoxysilane
und Metallsalze oder -alkoxide synthetisiert werden. Wenn organische
Titanoschichtsilicate, deren Zentralatom M Ti ist, als der organisch-anorganische
Schichtverbund verwendet werden, können die resultierenden Farbzusammensetzungen
insbesondere in dünne Überzugsschichten überführt werden,
die zusätzlich
zu guter Verschleißfestigkeit
eine Fähigkeit
zeigen, ultraviolette Strahlen abzuschotten.
Das Titanalkoxid, das die vorliegende
Farbzusammensetzung bildet, ist hinsichtlich des organisch-anorganischen
Schichtverbunds, der als 100 Gewichtsteile genommen wird, in einem
Anteil von 1 bis 50 Gewichtsteilen hineingemischt. Es ist zu beachten,
dass der Anteil von der Größe der Alkoxidgruppe
in dem Titanalkoxid abhängt.
Der Anteil des Titanalkoxids kann hinsichtlich des organisch-anorganischen
Schichtverbunds, der als 100 Gewichtsteile genommen wird, bevorzugt
5 bis 25 Gewichtsteile betragen. Wenn der Anteil des Titanalkoxids
weniger als 5 Gewichtsteile beträgt,
induziert das Titanalkoxid die anorganischen Querverknüpfungen
in geringerem Maß.
Demgemäß ergibt
sich das Problem, dass die resultierenden organisch-anorganischen
Schichtverbünde
nicht fest miteinander verbunden werden können. Wenn der Anteil des Titanalkoxids
1 Gewichtsteil oder weniger beträgt,
tritt darüber
hinaus das Problem in beträchtlicherer
Weise auf. Wenn andererseits der Anteil des Titanalkoxids 25 Gewichtsteile übersteigt,
liegt zu viel Titanalkoxid vor, um das volumetrische Dekrement durch
Entzug von Alkohol zu vernachlässigen,
da die Bindungsreaktion des Titanalkoxids von einem Entzug von Alkohol
begleitet wird. Im Ergebnis nimmt die Schrumpfung der resultierenden dünnen Farbschicht
so zu, dass sich die resultierenden Produkte verziehen können, und
die resultierenden dünnen
Farbschichten können
reißen
oder sich von den Substraten ablösen.
Wenn darüber
hinaus der Anteil des Titanalkoxids 50 Gewichtsteile übersteigt,
tritt das Problem der Schrumpfung in beträchtlicherer Weise auf. Das
Titanalkoxid ist nicht speziell beschränkt, solange es eine Alkoxygruppe
hat, die an eine Hydroxidgruppe binden kann, die dem organischanorganischen
Schichtverbund gehört,
um durch Kondensation eine Querverknüpfung zu bilden. Zum Beispiel
kann das Titanalkoxid Titantetramethoxid, Titantetraethoxid, Titantetraisopropoxid,
Titantetra-n-propoxid, Titantetra-nbutoxid, Titantetraisobutoxid
und Titantetra-t-butoxid sein. Das Titanalkoxid kann bevorzugt Titantetraisopropoxid
oder Titantetra-n-butoxid sein.
Zusätzlich kann die vorliegende
Farbzusammensetzung des Weiteren bevorzugt ein organisches Lösungsmittel
und/oder einen Härtungskatalysator
umfassen.
Wenn das Titanalkoxid, das die vorliegende
Farbzusammensetzung bildet, mit dem organisch-anorganischen Schichtverbund
vermischt ist, kann die vorliegende Farbzusammensetzung in Pastenform
gebracht werden, da das Titanalkoxid flüssig ist. Um glattere dünne Überzugsschichten
herzustellen, ist es allerdings bevorzugt, dass des Weiteren ein
organisches Lösungsmittel
zu der vorliegenden Farbzusammensetzung zugegeben werden kann. In
diesem Fall ist es bevorzugt, dass die vorliegende Farbzusammensetzung
ein organisches Lösungsmittel
in einer Menge vom Doppelten bis Zehnfachen, mehr bevorzugt vom
3 bis 8-fachen des Gewichts des organisch-anorganischen Schichtverbunds
umfassen kann. Wenn der Anteil des organischen Lösungsmittels nicht in den Bereich
fällt,
ist es schwierig, den organisch-anorganischen Schichtverbund in
dem organischen Lösungsmittel
zu dispergieren, oder es ist schwierig, auf glatte Weise dünne Farbschichten
zu bilden, nachdem die resultierenden Farbzusammensetzungen aufgebracht
wurden. Das organische Lösungsmittel
ist nicht speziell beschränkt,
solange der organisch-anorganische Schichtverbund darin dispergiert
werden kann. Das organische Lösungsmittel
können
bevorzugt jene sein, deren Wassergehalt 0,5 Gewichtsprozent oder
weniger beträgt,
und können
mehr bevorzugt jene sein, die kein Wasser enthalten. Zum Beispiel
können das
organische Lösungsmittel
Alkohole, Alkoholderivate, Ketone, Monomere und allgemeine organische
Lösungsmittel
sein. Die Alkohole können
1-Propanol, 2-Propanol und n-Butanol sein. Die Alkoholderivate können 2-Ethoxyethanol,
2-Butoxyethanol, 1-Methoxy-2-propanol und 1-Butoxy-2-propanol sein.
Die Ketone können Methylethylketon,
Methylisobutylketon, Diacetonalkohol und 4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanon
sein. Die Monomere können
Styrol, 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat,
2-Hydroxypropylmethacrylat und Tetrahydrcxyfurfurylacrylat sein.
Die allgemeinen organischen Lösungsmittel
können Toluol
und Xylol sein. In der vorliegencen Farbzusammensetzung ist es insbesondere
bevorzugt, die Alkoholderivate wie etwa 1-Methoxy-2-propanol und
1-Butoxy-2-propanol als das organische Lösungsmittel zu verwenden.
Wenn notwendig kann der Härtungskatalysator
aus Härtungskatalysatoren
ausgewählt
werden, die für die
speziellen Härtungsbedingungen
der vorliegenden Farbzusammensetzung zweckmäßig sind. Den Härtungskatalysator
können
bevorzugt Radikalstarter bilden. Die Radikalstarter können zum
Beispiel Benzophenon, Benzoinmethylether, Benzoinethylether, Benzoinisopropylether,
Benzoinisobutylether, 2-Hydroxy-2-methyl-l-phenyl-l-propanon, 2,2-Diethoxyacetophenon,
2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon, 2-Chlorthxoxhanton, 1-Hydroxycyclohexylphenylketon,
2-Methyl-1-phenyl-2-propanol
(α,α'-Dimethyl-β-phenylethylalkohol), Methylphenylglyoxylat
und Ethylphenylglyoxylat sein.
Darüber hinaus kann die vorliegende
Farbzusammensetzung des Weiteren bevorzugt eine Alkoxysilanverbindung
enthalten. Die Alkoxysilanverbindung wird zugegeben, um die anorganische
Querverknüpfungsreaktion
zu kontrollieren, die durch das Titanalkoxid induziert wird, und
um die Flexibilität
von dünnen Überzugsschichten
einzustellen, die aus der vorliegenden Farbzusammensetzung resultieren.
Die Alkoxysilanverbindung kann bevorzugt in einer Menge gleich zu
oder weniger als der des Titanalkoxids zugegeben werden. Das Härten von
dünnen
Farbschichten wird vervollständigt,
wenn die dünnen
Farbschichten mit ultravioletten Strahlen bestrahlt werden. Um das
Titanalkoxid mit dem organischanorganischen Schichtverbund umzusetzen
und an diesen zu binden, ist es allerdings nicht notwendiger Weise
erforderlich, die Farbzusammensetzung mit ultravioletten Strahlen
zu bestrahlen. Wenn Produkte, auf die die vorliegende Farbzusammensetzung
aufgebracht ist, mit ultravioletten Strahlen bestrahlt werden, werden
sie auf sekundäre
Weise erhitzt. Es wird angenommen, dass das sekundäre Erhitzen
die Reaktion des Titanalkoxids mit dem organisch-anorganischen Schichtverbund
und seine Bindung an diesen erleichtert. Idealerweise wird am meisten
bevorzugt angenommen, dass das Titanalkoxid die Querverknüpfung mit
dem organisch-anorganischen Schichtverbund gleichzeitig mit der
Reaktion und dem Binden der organischen Gruppen R, die dem organisch-anorganischen Schichtverbund
gehören,
entwickeln kann, wenn die vorliegende Farbzusammensetzung mit ultravioletten Strahlen
bestrahlt wird. Allerdings zeigt das Titanalkoxid eine relativ hohe
Reaktivität
und kann leicht bei Raumtemperatur durch in der Luft enthaltenes
Wasser hydrolisiert und des Weiteren durch Wasserentzug kondensiert
werden. Demgemäß können Farbzusammensetzungen,
die den organisch-anorganischen Schichtverbund und das Titanalkoxid
umfassen, in tatsächlichen
Herstellungsverfahren durch Feuchtigkeit nicht in idealer Weise,
wie vorstehend beschrieben, bei Raumtemperatur reagieren, um die
Querverknüpfungen
zu bilden. Wenn dies der Fall ist, können tetrafunktionelle oder
trifunktionelle Alkoxysilanverbindungen, die eine niedrigere Hydrolysegeschwindigkeit
als die des Titanalkoxids zeigen, zu der vorliegenden Farbzusammensetzung als
ein Verzögerer
zugegeben werden, und dadurch ist es möglich, die Reaktion zu steuern.
Die tetrafunktionellen Alkoxysilanverbindungen
können
bevorzugt tetrafunktionelle Silane wie etwa Tetramethoxysilan und
Tetraethoxysilan sein. Die trifunktionellen Alkoxysilanverbindungen
können
trifunktionelle Silane sein, die Vinylgruppen, Acrylgruppen oder
Methacrylgruppen aufweisen. Zum Beispiel können die trifunktionellen Silane β-Acryloxyethyltrimethoxysilan, β-Acryloxypropyltrimethoxysilan, γ-Acryloxyethyltrimethoxysilan, γ-Acryloxypropyltrimethoxysilan, β-Acryloxyethyltriethoxysilan, β-Acryloxypropyltriethoxysilan, γ-Acryloxyethyltriethoxysilan, γ-Acryloxypropyltriethoxysilan, β-Methacryloxyethyltrimethoxysilan, β-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, γ-Methacryloxyethyltrimethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, β-Methacryloxyethyltriethoxysilan, β-Methacryloxypropyltriethoxysilan, γ-Methacryloxyethyltriethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltriethoxysilan,
Vinyltrimethoxysilan und Vinyltriethoxysilan sein. Um den dünnen Überzugsschichten, die
aus der vorliegenden Farbzusammensetzung resultieren, eine Flexibilität zu verleihen,
ist es effektiv, ein Alkyltrialkoxysilan CnH2n+1Si (OCmH2m+1)3 zuzugeben.
Allerdings kann die Zugabe des Alkyltrialkoxysilans hinsichtlich
des Titanalkoxids, das als 100 Gewichtsteile genommen wird, bevorzugt
auf 20 Gewichtsteile oder weniger gedrückt werden.
Das vorliegende Herstellungsverfahren
für eine
dünne verschleißfeste Farbschicht
umfasst die Schritte:
Herstellen einer Farbzusammensetzung,
umfassend:
einen organisch-anorganischen Schichtverbund und hinsichtlich
des organisch-anorganischen Schichtverbunds, der als 100 Gewichtsteile
genommen wird, Titanalkoxid in einer Menge von 1 bis 50 Gewichtsteilen;
Aufbringen
der Farbzusammensetzung auf eine Oberfläche eines harzartigen Substrats
und
Bilden einer dünnen
verschleißfesten Überzugsschicht,
indem die Farbzusammensetzung physikalisch stimuliert wird, damit
die Farbzusammensetzung reagiert und aushärtet.
Die in den Herstellungsschritt hergestellte
Farbzusamensetzung ist identisch mit der vorliegenden Farbzusammensetzung.
In dem Überzugsschritt wird die in
dem Herstellungsschritt erhaltene Farbzusammensetzung auf eine Oberfläche eines
harzartigen Substrats aufgebracht. Das harzartige Substrat kann
wünschenswerter
Weise technische Kunststoffe umfassen, die gute mechanische Charakteristiken
ebenso wie Hitzebeständigkeit
und Haltbarkeit zeigen. Speziell können die technischen Kunststoffe
Polycarbonat, Polyacetal, Polyamid, Polymethylmethacrylat und Polymethylacrylat
sein. Verschiedene Überzugsverfahren
sind zugänglich,
um die Farbzusamensetzung auf eine Oberfläche des harzartigen Substrats
aufzubringen; allerdings ist es wünschenswert, ein Fließüberzugsverfahren
zu verwenden. Zusätzlich
ist es möglich,
ein Aufbringungsverfahren, ein Schleuderüberzugsverfahren, ein Sprühverfahren
und ein Eintauchüberzugsverfahren
zu verwenden.
In dem Härtungsschritt wird die Farbzusammensetzung
physikalisch stimuliert, damit die Farbzusammensetzung reagiert
und aushärtet,
wodurch eine dünne
verschleißfeste Überzugsschicht
gebildet wird. Wenn des Weiteren ein organisches Lösungsmittel
in die Farbzusammensetzung eingeschlossen ist, wird zuerst das organische
Lösungsmittel
entfernt, indem das harzartige Substrat mit der darauf aufgebrachten
Farbzusammensetzung einfach bei Raumtemperatur gehalten wird, oder
indem es erhitzt wird. Danach wird die Farbzusammensetzung physikalisch
stimuliert, damit die Farbzusammensetzung reagiert und aushärtet. Die
physikalische Stimulation kann wünschenswerter
Weise ein Erhitzen oder Emittieren ultravioletter Strahlen sein.
Die vorliegende dünne verschleißfeste Überzugsschicht
umfasst: eine Farbzusammensetzung, die auf eine Oberfläche eines
harzartigen Substrats aufgebracht ist und umfasst:
einen organisch-anorganischen
Schichtverbund und hinsichtlich des organisch-anorganischen Schichtverbunds,
der als 100 Gewichtsteile genommen wird,
Titanalkoxid in einer
Menge von 1 bis 50 Gewichtsteilen, und die vorliegende dünne verschleißfeste Überzugsschicht
umfasst des Weiteren:
organische Querverknüpfungen, die durch Polymerisation
der polymerisierbaren funktionellen Gruppen des organischanorganischen
Schichtverbunds und der polymerisierbaren funktionellen Gruppen
anderer organisch-anorganischer Schichtverbünde in der Nachbarschaft des
organischanorganischen Schichtverbunds gebildet werden, wobei die
Polymerisation durch physikalische Stimulation der Farbzusammensetzung
induziert wird, und anorganische Querverknüpfungen, die durch eine Reaktion
zwischen dem Titanalkoxid, das mit Hydroxidendgruppen von wenigstens
einer der tetraedrischen Strukturen und oktaedrischen Strukturen
des organisch-anorganischen Schichtverbunds umgesetzt und mit diesen
verbunden ist, und anderen Titanalkoxiden, die mit Hydroxidendgruppen
von wenigstens einer der tetraedrischen Strukturen und oktaedrischen
Strukturen der anderen organisch-anorganischen Schichtverbünde in der
Nachbarschaft des organischanorganischen Schichtverbunds umgesetzt
und mit diesen verbunden sind, wobei die Reaktion durch physikalische
Stimulation der Farbzusammensetzung induziert wird.
Die vorliegende dünne verschleißfeste Überzugsschicht
wird durch das vorliegende Verfahren zur Herstellung einer dünnen verschleißfesten Überzugsschicht
hergestellt. Wenn die vorliegende Farbzusammensetzung physikalisch
stimuliert wird, reagieren die polymerisierbaren funktionellen Gruppen,
die dem organisch-anorganischen Schichtverbund gehören, mit
den polymerisierbaren funktionellen Gruppen, die den anderen organisch-anorganischen
Schichtverbünden
gehören,
so dass die benachbarten organisch-anorganischen Schichtverbünde organisch
querverknüpft
werden. Gleichzeitig induziert eine Hitze, die die physikalische
Stimulation begleitet, die folgenden Reaktionen. Das Titanalkoxid
bindet an die Hydroxidgruppen, die in der Form von M'-OH und M-OH an den
Enden der tetragonalen Strukturen und der oktagonalen Strukturen
in den organisch-anorganischen Schichtverbünden vorliegen. Darüber hinaus
reagieren die benachbarten Titanalkoxide, die an die organisch-anorganischen
Schichtverbünde
gebunden sind, miteinander und binden sich aneinander. Demgemäß sind die
organisch-anorganischen Schichtverbünde anorganisch querverknüpft. Somit
treten die organische Querverknüpfung
durch die polymerisierbaren funktionellen Gruppen und die anorganische
Querverknüpfung
durch die Titanalkoxide durch die physikalische Stimulation gleichzeitig
auf, so dass die organisch-anorganischen Schichtverbünde fest
miteinander verbunden sind. Infolgedessen wird die Farbzusammensetzung
in eine dünne Überzugsschicht
mit guter Verschleißfestigkeit
umgewandelt.
Die 2 veranschaulicht
teilweise eine Struktur gemäß einem
Beispiel der vorliegenden dünnen
verschleißfesten Überzugsschicht.
Wenn die vorliegende Farbzusammensetzung physikalisch stimuliert
wird, werden gleichzeitig Querverknüpfungen 6 durch die
polymerisierbaren Funktionsgruppen R' und Querverknüpfungen 7 durch die
Titanalkoxide gebildet. Im Ergebnis sind die organischanorganischen
Schichtverbünde 10 fest
miteinander verbunden. Es ist zu beachten, dass die funktionellen
Gruppen R' nach
der Reaktion in die funktionellen Gruppen R" umgewandelt werden.
Wenn organische. und anorganische
Querverknüpfungen
in organisch-anorganischen Schichtverbundmaterialien auftreten,
werden die atomaren Gruppen getrennt und danach wieder vereinigt.
Demgemäß verringern
organisch-anorganische Schichtverbundmaterialien das Volumen beträchtlich,
was zu der Schrumpfung beim Härten
führt,
nachdem sie gehärtet
wurden. Allerdings umfasst die vorliegende Farbzusammensetzung den
organisch-anorganischen Schichtverbund, der eine Anisotropie in
der Konfiguration zeigt. Infolgedessen neigen die organisch-anorganischen
Schichtverbünde
dazu, parallel zu dem harzartigen Substrat zu laminieren, wenn die
Farbzusammensetzung, die des Weiteren ein organisches Lösungsmittel
umfasst, durch Entfernen des organischen Lösungsmittels in der Form von
Lagen ausgebildet wird. Im Ergebnis tritt bei der vorliegenden dünnen verschleißfesten Überzugsschicht
die Schrumpfung beim Härten
vornehmlich vertikal zu dem Substrat auf. Somit ist die vorliegende
dünne verschleißfeste Überzugsschicht
gegenüber
Reißen
und Ablösen
sehr beständig,
was aus der Schrumpfung beim Härten
resultiert. Daher haftet die vorliegende dünne verschleißfeste Überzugsschicht
fest an das harzartige Material an.
Die Dicke der vorliegenden dünnen verschleißfesten Überzugsschicht
hängt von
den Arten des harzartigen Substrats ab, kann aber bevorzugt von
1 bis 20 μm
betragen. Wenn die Dicke zu groß ist,
können
die resultierenden dünnen
verschleißfesten Überzugsschichten
reißen
oder sich von dem harzartigen Substrat ablösen, da sie durch die Härtungsschrumpfung
leicht stark nachteilig beeinflusst werden. Wenn die Dicke zu gering
ist, können
die resultierenden verschleißfesten Überzugsschichten
in Abhängigkeit
von den Arten des harzartigen Trägers
keine ausreichende Härte
zeigen.
Beispiele der vorliegenden Erfindung
ebenso wie Vergleichsbeispiele werden hiernach mit Bezug auf die
begleitenden Tabellen 1 und 2 beschrieben.