DE19829081A1

DE19829081A1 - Wasserspreitend beschichtete Formkörper

Info

Publication number: DE19829081A1
Application number: DE19829081A
Authority: DE
Inventors: Peter Bier; Peter Capellen
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2000-01-05

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft wasserspreitend beschichtete, flächige Formkörper aus thermoplastischen Kunststoffen, ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung.

Description

Unter dem Begriff "wasserspreitend" wird die Eigenschaft einer Oberfläche verstan den, mit einem darauf aufgebrachten Wassertropfen einen Randwinkel unter 20 Grad zu bilden. Eine wasserspreitende Beschichtung ist demgemäß eine Beschichtung, die diese Eigenschaft einer Oberfläche herbeiführt.

Formkörper mit einer wasserspreitenden Oberfläche haben die Eigenschaft, daß sich Wasser, welches auf ihre Oberfläche gerät, dort nicht zu voneinander getrennten Trop fen zusammenzieht, sondern daß sich die Tropfen ausbreiten und bei Berührung zu einer geschlossenen Schicht zusammenfließen. Dadurch werden eine verbesserte Lichtreflexion an der mit Wasser befeuchteten Oberfläche und eine bessere Licht durchlässigkeit bei durchsichtigen Formkörpern erreicht. Außerdem wird das Ab tropfen von Wasser von der Unterseite des Formkörpers erschwert. Diese die Trop fenbildung hemmenden sogenannten Antidrop-Eigenschaften werden insbesondere für verschiedene Verglasungsmaterialien aus thermoplastischen Kunststoffen verlangt. Es ist dort erwünscht, daß das sich daran abscheidendes Kondenswasser oder Niederschlagswasser nicht tropfenförmig abfällt, sondern daß es, dem Gefälle des Materials folgend, in einer geschlossenen Schicht oder wenigstens in zusammenhän genden Bahnen am unteren Rand abfließt.

Das gegenteilige Verhalten zu einer wasserspreitenden Oberfläche zeigt die wasserab stoßende Oberfläche. Auf wasserabstoßenden Oberflächen zieht sich Wasser, das auf eine solche Oberfläche gerät, zu voneinander getrennten Tropfen zusammen.

Aus der Literatur sind zahlreiche Versuche bekannt, wasserabstoßende Kunststoff oberflächen mit wasserspreitenden Schichten zu versehen. Nach DE-A 21 61 645 werden derartige Beschichtungen aus einem Mischpolymerisat aus Alkylestern, Hydroxyalkylestern und quartären Aminoalkylestern der Acryl- oder Methacrylsäure und Methylolethern des Methacrylamids als Vernetzungsmittel erzeugt. Sie nehmen zunächst unter Quellung Wasser auf und gehen allmählich in einen wasserspreitenden Zustand über. Infolge der Quellung wird die Beschichtung jedoch weich und empfind lich gegen mechanische Beschädigung.

Zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit von wasserspreitenden Beschichtungen wurden anorganische Bestandteile, wie kolloidale Metallode, insbesondere Alu miniumoxid, oder kolloidales Siliciumdioxid in die Beschichtungsmassen eingearbeitet (EP-A 7 681 877 oder EP-A 7 606 193).

Um eine höhere mechanische Beständigkeit zu erreichen, wurden Beschichtungen mit hydrophilen anorganischen Bestandteilen in einem hydrophilen Bindemittel entwickelt. Nach JP-A 76 81 877 werden Polyvinylchloridfolien oder Polymethylmethacrylat folien mit einer Beschichtung aus kolloidalem Aluminiumoxid als hydrophilierendem, hartem Inhaltsstoff und Polyvinylalkohol und Ammoniumpolyacrylat als Bindemittel überzogen. Auch diese Beschichtung ist jedoch im wassergequollenen Zustand emp findlich gegenüber mechanischen Belastungen.

Es wurde auch schon versucht, benetzungsfreundliche Mittel in das Kunststoffma terial, aus dem der Formkörper hergestellt wird, selbst einzuarbeiten. So werden was serspreitende Abdeckungen für Gewächshäuser und ähnliche Feuchträume nach DE-A 20 17 002 aus einem Kunststoff, der oberflächenaktive Mittel, wie Polyalkylenglykol enthält, hergestellt. Die wasserspreitende Wirkung dieses Zusatzes ist nicht ausrei chend. Auch wird die Witterungsbeständigkeit des Kunststoffes beeinträchtigt.

In JP-A 76 06 193 werden als Verglasungsmittel Polymethacrylatplatten mit einer Beschichtung aus 95 Teilen kolloidalem Siliciumdioxid und 5 Teilen einer Dispersion eines hydrophoben Acrylharzes vorgeschlagen. Die Haftung dieser Beschichtung ist jedoch völlig unbefriedigend. Dies gilt vor allem für den feuchten Zustand.

Eine bessere Haftung einer wasserspreitenden Beschichtung auf Kunststofform körpern wird nach EP-A 51 405 mit einem aus zwei Schichten aufgebauten Überzug erreicht, wobei beide Schichten kolloidales Siliciumdioxid, ein teilhydrolysiertes Poly siloxan und Polyvinylalkohol als Bindemittel enthalten. In der unteren Schicht ist das Verhältnis von Silicium zu Kohlenstoff größer als in der äußeren Schicht.

Verallgemeinernd läßt sich feststellen, daß sich mit stark hydrophilen Überzugsmate rialien zwar meist eine Beschichtung mit guter Wasserspreitung erreichen läßt, in aller Regel aber die Beschichtung in gequollenem Zustand zu weich ist. Wenn man diesem Nachteil durch eine stärkere Vernetzung oder geringere Hydrophilie entgegenwirken will, so geht mit der mechanischen Empfindlichkeit zugleich die wasserspreitende Wir kung zurück. Siliciumdioxid und verschiedene andere Oxide von Metallen oder Halb metallen vereinigen zwar die Vorteile großer Härte und guter Benetzbarkeit durch Wasser ohne zu quellen, haben aber den Nachteil, daß sie überhaupt nicht haften.

In dem Maße, wie zur Verankerung der Oxide auf der Kunststoffoberfläche Bindemit tel verwendet werden, geht die Benetzbarkeit der Oxide und damit die wassersprei tende Wirkung der Beschichtung zurück, und es treten die Nachteile der Bindemittel hervor: mechanische Empfindlichkeit im Falle hydrophiler Bindemittel und ungenü gende Wasserspreitung im Falle hydrophober Bindemittel.

In DE-A 34 00 079 wurde vorgeschlagen, eine im wesentlichen ganz aus Siliciumdi oxid oder anderen Metalloxiden kolloidaler Teilchengröße bestehende, wassersprei tende Schicht, die selbst eine ungenügende Haftfestigkeit an der Kunststoffschicht hat, mittels einer haftvermittelnden Schicht aus einem in Wasser nicht löslichen und im wesentlichen nicht quellbaren organischen Polymeren mit polaren Gruppen an die wasserabstoßende Oberfläche eines Kunststofformkörpers fest haftend zu binden.

Alle genannten Beschichtungsmittel weisen den Nachteil auf, daß sie aus organischen Lösungsmitteln aufgetragen werden müssen.

Die Verfahren zur Aufbringung der im Stand der Technik genannten Be schichtungsmittel auf Formkörper aus thermoplastischen Kunststoffen sind aufwendig.

Gegenüber dem genannten Stande der Technik galt es daher, ein rationelles Beschich tungsverfahren zur Verfügung zu stellen, das sich unmittelbar, d. h. on-line an die Her stellung der Formkörper anschließt und bei dem es vorzugsweise gelingt, auch ohne Anbringen einer Haftvermittlerschicht ein wäßriges Beschichtungsmittel aufzutragen. Außerdem soll eine gleichmäßige und glatte Beschichtung der Formkörperoberfläche gewährleistet sein. Weiterhin liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, wasserspreitend beschichtete, flächige Formkörper aus thermoplastischen Kunst stoffen sowie Möglichkeiten zu ihrer Verwendung zur Verfügung zu stellen.

Erfindungsgemäß wird eine Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von wasserspreitend beschichteten, flächigen Formkörpern aus thermoplastischen Kunst stoffen durch Extrusion, Kühlung der Formkörper, Auftragen und Trocknen eines Be schichtungsmittel auf die Formkörper, dadurch gekennzeichnet, daß das Be schichtungsmittel auf Wasserbasis aufgebaut ist und daß es auf wenigstens eine Seite des flächigen Formkörpers unmittelbar nach dessen Herstellung mit Hilfe einer geriffelten Auftragswalze aufgebracht und danach getrocknet wird sowie durch die Bereitstellung der nach diesem Verfahren erhältlichen wasserspreitend beschichtete, flächigen Formkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen und ihrer Verwendung als Bestandteil von Automobilen, Gewächshäusern, Schwimmhallen, Stadien, Bahnhöfen, Fabrikhallen, Dachabdeckungen, Wänden, Leuchtenabdeckungen, Architekturver glasungen, Lichtkuppeln, Visieren, Brillen, Grafiken, Reklametafeln, Displays, Ver packungen oder von Scheiben für Fortbewegungsmittel aller Art.

Überraschenderweise gelingt es bei dem erfindungsgemäßen, sogenannten on-line Verfahren eine besonders gleichmäßige Beschichtung und herausragend ebenmäßige, beschichtete Oberfläche auf dem Formkörper zu erreichen, wenn als Auftragswalze, mit deren Hilfe die wäßrige Beschichtungsmassenzusammensetzung auf der Ober fläche des Formkörpers aufgetragen wird, eine geriffelte Auftragswalze verwendet wird.

Eine geriffelte Auftragswalze im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Auftrags walze, die feine rippenartige Erhöhungen oder Vertiefungen auf ihrer Oberfläche auf weist. Die erfindungsgemäße, geriffelte Auftragswalze ist vorzugsweise aus Stahl oder Gummi und hat einen Durchmesser von bevorzugt 0,5 bis 25 cm, insbesondere bevorzugt von 0,8 bis 2 cm. Besonders bevorzugt besteht die Walze aus einem Edelstahlstab mit einer Edelstahlspirale mit gleichmäßigen Abständen. Als solche kann z. B. ein Spiral-Rakel der Firmy BYK-Gardner GmbH, D-82534 Geretsried, Deutschland oder ein sogenannter "K-Stab" der Firma Erichsen GmbH & Co. KG, D-58675 Hemer, Deutschland, eingesetzt werden. Da erfindungsgemäß die Auf tragswalze bevorzugt keinen eigenen Antrieb hat, sondern nur durch die fortlaufende Bewegung des zu beschichtenden, flächigen Formkörpers angetrieben wird, ist die Beschichtungsanwendung gegenüber bekanntem Verfahrenswissen weit weniger störungsanfällig.

Die Auftragswalze wird mit der wäßrigen Beschichtungszusammensetzung mit Hilfe einer Dosiervorrichtung vorzugsweise einer Pumpe beaufschlagt. Vorzugsweise befin det sich im Bereich der Beaufschlagung oder der Auftragung der Beschichtungs zusammensetzung ein Auffangbehälter, in dem jegliche anfallende überschüssige Beschichtungszusammensetzung aufgefangen und zur Dosiervorrichtung zurückge führt wird, so daß das erfindungsgemäße Verfahren sehr ökonomisch und ökologisch betrieben werden kann.

Vorzugsweise werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die Extrusion Platten, besonders bevorzugt Stegdoppelplatten, oder Folienbahnen hergestellt, indem man thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise Kunststoffgranulat, einer üblichen Formgebung durch Extrusion unterwirft. Dabei hat es sich nach dem erfin dungsgemäßen Verfahren als vorteilhaft herausgestellt, die Formkörper nach der Extrusion bis zur Auftragstemperatur der wäßrigen Beschichtungszusammensetzung, vorzugsweise auf 20 bis 80°C, besonders bevorzugt auf 40 bis 70°C, abzukühlen.

Zur Beschichtung ist es von Vorteil, daß der zu beschichtende Formkörper mit einer Bandgeschwindigkeit fortläuft, die es erlaubt, daß die wäßrige Beschichtungszusam mensetzung in Mengen von 3 bis 15 g/m² auf der Oberfläche des Formkörpers auf gebracht wird. Nach dem Beschichten durchläuft der Formkörper eine Trocknungs zone, in der vorzugsweise bei Raumtemperatur bis 80°C die Beschichtung getrocknet wird, und anschließend eine Aushärtungszone, in der die Beschichtung bei 90 bis 155°C, vorzugsweise bei 120 bis 150°C, getempert wird.

Für den Transport der extrudierten Formkörper können die bekannten Vorrichtungen wie Transportbänder mit und ohne Abzugswalzen eingesetzt werden. Das Trocknen und Tempern kann ebenfalls mit bekannten Vorrichtungen, vorzugsweise mit Hilfe von Heißluft, Infrarotstrahlern oder durch indirekte Wärmeeinwirkung erfolgen.

Nach der Beschichtung einer Oberfläche des flächigen Formkörpers können auch weitere Oberflächen beschichtet werden zum Beispiel, indem der Formkörper gewendet und noch einmal einem Beschichtungsvorgang unterzogen wird.

Vorteilhafterweise werden die beschichteten Formkörper nach der Beschichtung zu der gewünschten Größe vereinzelt.

Als Beschichtungsmittel eignen sich für das erfindungsgemäße Verfahren ins besondere auf Wasserbasis aufgebaute Beschichtungsmittel enthaltend

A) 0,005 bis 2 Gewichtsteile einer Verbindung repräsentiert durch die allgemeine Formel (1)
worin
R¹ ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 C-Atomen,
R² Wasserstoff oder ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 C-Atomen,
A eine Einfachbindung oder ein divalenter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 C-Atomen,
B eine Einfachbindung oder ein divalenter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 C-Atomen,
n 1, 2, 3 oder 4 und
Mⁿ⁺ ein n-fach-positiv geladenes Kation ist,
B) 1 bis 20 Gewichtsteile eines wasserunlöslichen Oxides oder mehrerer wasser unlöslicher Oxide eines Metalls oder eines Halbmetalls,
C) 80 bis 100 Gewichtsteile eines Gemisches einer Säure und Wasser, das zu mehr als 90% aus Wasser besteht,

mit der Maßgabe, daß der pH-Wert des Beschichtungsmittels kleiner als 6 ist.

Bei den durch die allgemeine Formel (1) repräsentierten Verbindungen, die als Kom ponente A des erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels eingesetzt werden, handelt es sich um Sulfondicarbonsäurediester. Diese werden entweder als freie Säure (d. h. n = 1 und Mⁿ⁺ = H⁺) oder als Salze eingesetzt. Falls die Salze eingesetzt werden, können dies die Salze beliebiger Kationen sein. Beispielsweise seien genannt: Element kationen, organische oder anorganische Molekülkationen oder organische oder anor ganische Komplexkationen. Auch Gemische verschiedener Kationen können ver wendet werden.

Bevorzugte Verbindungen gemäß der allgemeinen Formel (1) sind Verbindungen repräsentiert durch die allgemeine Formel (2)

worin
R¹ ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 C-Atomen,
A eine Einfachbindung oder ein divalenter aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 3 C-Atomen,
B eine Einfachbindung oder ein divalenter aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 3 C-Atomen,
n 1 oder 2 und
Mⁿ⁺ ein n-fach-positiv geladenes Kation ist.

Besonders bevorzugte Verbindungen gemäß der allgemeinen Formel (1) sind Verbin dungen repräsentiert durch die allgemeine Formel (3)

worin
R¹ ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 C-Atomen,
n 1 oder 2 und
Mⁿ⁺ ein n-fach-positiv geladenes Kation ist.

Unter diesen sind die Alkalisalze oder die Erdalkalisalze oder deren Gemische bevor zugt. Ganz besonders bevorzugt sind Alkalisalze. Als Beispiel sei Sulfonbernstein säure-bis-(2-ethylhexylester)-Natriumsalz genannt.

Die durch die allgemeine Formel (1) repräsentierten Verbindungen können nach bekanntem Verfahren hergestellt werden. Zum Teil sind sie kommerziell erhältlich.

Die durch die allgemeine Formel (1) repräsentierten Verbindungen können als Rein substanz oder als Lösung in einem beliebigen Lösungsmittel oder Lösungsmittelge misch zur Herstellung der Beschichtungsmittel eingesetzt werden. Bevorzugt werden sie als Lösung eingesetzt. Beispielsweise kann das Handelsprodukt Dapro®U99 der Firma Daniel Products Company, Inc., New Jersey, USA eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich um eine Lösung von 40 g Sulfonbernsteinsäure-bis-(2-ethylhexylester)- Natriumsalz in 43 g 2-Butoxyethanol, 4 g Ethanol, 3 g Wasser und 10 g Polyethylen glykol-Fettsäureester (Gemisch basierend im wesentlichen auf Polyethylenglykol-Öl säureester, Polyethylenglykol-Palmitinsäureester und Polyethylenglykol-Stearinsäure ester).

Falls die durch die allgemeine Formel (1) repräsentierte Verbindung als Lösung zur Herstellung des erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels eingesetzt wird, hat dies zur Folge, daß das Beschichtungsmittel über die genannten drei Komponenten A, B und C hinaus noch weitere Stoffe, nämlich die Lösungsmittel der Lösung der durch die allgemeine Formel (1) repräsentierten Verbindung, enthält. Die Lösung der durch die allgemeine Formel (1) repräsentierten Verbindung soll bevorzugt eine Konzentration von 5 bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 90%, ganz besonders bevorzugt 20 bis 60%, haben.

Als erfindungsgemäße wasserunlösliche Oxide eines Metalls oder eines Halbmetalls werden bevorzugt Oxide von Elementen der 3. oder 4. Hauptgruppe oder der 2., 3., 4., 5., 6., 7. oder 8. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente eingesetzt. Bei spielhaft seien genannt: Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Ceroxid, Zinkoxid, Zinnoxid, Chromoxid, Indiumoxid, Zirkonoxid und Eisenoxide sowie Pigmente, insbe sondere transparente Pigmente. Die erfindungsgemäßen Oxide können geringe Mengen anderer Elemente als Dotierungsmittel enthalten.

Besonders bevorzugt werden Oxide eines Metalls oder eines Halbmetalls der 3. oder 4. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente eingesetzt. Beispielhaft seien genannt: Aluminiumoxid oder Siliciumoxid.

Ganz besonders bevorzugt werden Oxide eines Metalls oder eines Halbmetalls aus der 4. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente eingesetzt. Unter diesen ist Siliciumdioxid am meisten bevorzugt.

Die erfindungsgemäßen Oxide eines Metalls oder Halbmetalls werden vorzugsweise als Sol, d. h. als wäßrige, kolloidale Lösung verwendet, das vorzugsweise eine Kon zentration 10 bis 50 Masse-% des Metalloxids aufweist und dessen Teilchen im Mittel bevorzugt weniger als 5 µm Durchmesser haben.

Vorzugsweise liegen in dem erfindungsgemäßen Sol die Oxid-Teilchen in einer durchschnittlichen Größe von weniger aus 200 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 100 nm, vor. Die Teilchengröße wird mittels einer Ultrazentrifuge ermittelt.

Das erfindungsgemäße Gemisch aus einer Säure und Wasser besteht zu mehr als 90% aus Wasser. Bevorzugt besteht es zu mehr als 95%, besonders bevorzugt zu mehr als 98% aus Wasser. Es kann organische oder anorganische Säuren enthalten. Bevorzugt werden schwache Säuren verwendet. Schwache Säuren sind solche Säuren, die einen p^k _s Wert von größer als 2 haben. Besonders bevorzugt werden aliphatische Carbon säuren verwendet. Ganz besonders bevorzugt wird Essigsäure verwendet.

Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel enthält 0,005 bis 2 Gew.-Teile, bevorzugt 0,01 bis 0,5 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 0,05 bis 0,4 Gew.-Teile der Kompo nente A.

Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel enthält 1 bis 20 Gew.-Teile, bevorzugt 2 bis 20 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 3 bis 8 Gew.-Teile der Komponente B.

Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel hat einen pH-Wert von kleiner als 6, bevorzugt von kleiner als 5.

Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel können gegebenenfalls noch weitere Komponenten wie z. B. Tenside und organische Lösungsmittel zur besseren Benetzung des Substrates sowie Verlaufsmittel oder Entschäumer enthalten.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel erfolgt vorzugsweise, indem man das Sol des zum Einsatz kommenden Oxids eines Metalls oder Halbmetalls in Wasser herstellt oder ein handelsübliches Sol mit Wasser auf die gewünschte Konzentration in dem erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel verdünnt, anschließend vorteilhafterweise einen schwach sauren pH, beispielsweise durch Zugabe von Essig säure, einstellt und die für die Beschichtungsmittel vorgesehene Menge der Kompo nente A des erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels hinzufügt.

Vorteilhafterweise wird das Beschichtungsmittel und gegebenenfalls auch das gegebe nenfalls zum Einsatz kommende Sol des Oxids eines Metalls oder eines Halbmetalls filtriert, so daß die jeweilige Zusammensetzung nur Teilchen mit einem Teilchen durchmesser von bevorzugt weniger als 5 µm enthält.

Um eine ausreichend wasserspreitende und mechanisch stabile Beschichtung der ursprünglich wasserabstoßenden Kunststofformkörper zu erzielen, sollten die wäßrigen Beschichtungszusammensetzungen in Mengen von 3 bis 15, vorzugsweise 6 bis 12 g/m² Oberfläche aufgetragen werden, damit die getemperte Schicht eine Schichtdicke von vorzugsweise 0,2 bis 0,3 µ aufweist.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können unter Einsatz der aufgeführten Beschichtungsmittel insbesondere transparente Formkörper aus Polyacrylaten, Poly methylmethacrylaten, Polystyrol, Polyvinylchlorid oder Polycarbonaten dauerhaft mit einem wasserspreitenden Überzug, der völlig gleichmäßig und glatt ist, ausgerüstet werden. Die so mit Antidrop-Eigenschaften ausgerüsteten Formkörper eignen sich insbesondere als Glasersatz jeder Art, vorzugsweise für Dachabdeckungen, Wände, Leuchtenabdeckungen, Architekturverglasungen, Lichtkuppeln, Visiere, Brillen, Grafiken, Reklametafeln, Displays, Verpackungen sowie Scheiben für Fortbe wegungsmitteln aller Art.

Zur Beschichtung geeignete thermoplastische Kunststoffe sind zum Beispiel be schrieben in Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, Carl Hanser Verlag, München, Wien. Die Kunststoffe können Additive enthalten.

Erfindungsgemäß kann insbesondere jedes Polycarbonat beschichtet werden. Erfindungsgemäß geeignete Polycarbonate sind sowohl Homopolycarbonate als auch Copolycarbonate. Auch eine Mischung der erfindungsgemäß geeigneten Polycarbo nate kann verwendet werden.

Die Polycarbonate können teilweise oder vollständig durch aromatische Polyester carbonate ersetzt werden.

Die Polycarbonate können auch Polysiloxan-Blöcke enthalten. Deren Herstellung wird beispielsweise in US-A 3 821 315, US-A 3 189 662 und US-A 3 832 419 be schrieben.

Bevorzugte Polycarbonate sind solche auf Basis der Bisphenole der allgemeinen Formel (4)

HO-Z-OH (4)

worin Z ein divalenter organischer Rest mit 6 bis 30 C-Atomen ist, der eine oder mehrere aromatische Gruppen enthält.

Beispiele für Bisphenole gemäß der allgemeinen Formel (4) sind Bisphenole, die zu den folgenden Gruppen gehören:

Dihydroxydiphenyle,
Bis-(hydroxyphenyl)-alkane,
Bis-(hydroxyphenyl)-cycloalkane,
Bis-(hydroxyphenyl)-sulfide,
Bis-(hydroxyphenyl)-ether,
Bis-(hydroxyphenyl)-ketone,
Bis-(hydroxyphenyl)-sulfone,
Bis-(hydroxyphenyl)-sulfoxide und
α,α'-Bis-(hydroxyphenyl)-diisopropylbenzole.

Auch Derivate der genannten Bisphenole, die zum Beispiel durch Alkylierung oder Halogenierung an den aromatischen Ringen der genannten Bisphenole zugänglich sind, sind Beispiele für Bisphenole gemäß der allgemeinen Formel (4).

Beispiele für Bisphenole gemäß der allgemeinen Formel (4) sind insbesondere die folgenden Verbindungen:

Hydrochinon,
Resorcin,
4,4'-Dihydroxydiphenyl,
Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-methan,
Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-sulfon,
1,1-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-p/m-diisopropylbenzol,
1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-1-phenyl-ethan,
1,1-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-cyclohexan,
1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3-methylcyclohexan,
1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3-dimethylcyclohexan,
1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-4-methylcyclohexan,
1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan
1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan,
2,2-Bis-(3,5-dichlor-4-hydroxyphenyl)-propan,
2,2-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-propan,
2,2-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propan,
2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan (d. h. Bisphenol A),
2,2-Bis-(3-chlor-4-hydroxyphenyl)-propan,
2,2-Bis-(3,5-dibrom-4-hydroxyphenyl)-propan,
2,4-Bis-(4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan,
2,4-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan,
α,α'-Bis-(4-hydroxyphenyl)-o-diisopropylbenzol,
α,α'-Bis-(4-hydroxyphenyl)-m-diisopropylbenzol (d. h. Bisphenol M) und
α,α'-Bis-(4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzol.

Besonders bevorzugte Polycarbonate sind das Homopolycarbonat auf Basis von Bisphenol A, das Homopolycarbonat auf Basis von 1, 1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5- trimethylcyclohexan und die Copolycarbonate auf Basis von Bisphenol A und 1,1-Bis- (4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan.

Die beschriebenen Bisphenole gemäß der allgemeinen Formel (4) können nach be kannten Verfahren, z. B. aus den entsprechenden Phenolen und Ketonen, hergestellt werden.

Verfahren zur Herstellung der genannten Bisphenole sind zum Beispiel beschrieben in der Monographie H. Schnell, "Chemistry and Physis of Polycarbonates", Polymer Reviews, Band 9, S. 77-98, Interscience Publishers, New York, London, Sidney, 1964 und in US-A 3 028 635, in US-A 3 062 781, in US-A 2 999 835, in US-A 3 148 172, ins US-A 2 991 273, in US-A 3 271 367, in US-A 4 982 014, in US-A 2 999 846, in DE-A 15 70 703, in DE-A 20 63 050, in DE-A 20 36 052, in DE-A 2 211 956, in DE-A 38 32 396, und in FR-A 1 561 518 sowie in den Japanischen Offenlegungsschriften mit den Anmeldenummern 62039/1986, 62040/1986 und 105550/1986.

Die Herstellung von 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan ist z. B. beschrieben in US-A 4 982 014.

Polycarbonate können nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Geeignete Verfahren zur Herstellung von Polycarbonaten sind zum Beispiel die Herstellung aus Bisphenolen mit Phosgen nach dem Phasengrenzflächenverfahren oder aus Bis phenolen mit Phosgen nach dem Verfahren in homogener Phase, dem sogenannten Pyridinverfahren, oder aus Bisphenolen mit Kohlensäureestern nach dem Schmelzum esterungsverfahren. Diese Herstellverfahren sind z. B. beschrieben in H. Schnell, "Chemistry and Physis of Polycarbonates", Polymer Reviews, Band 9, S. 31-76, Interscience Publishers, New York, London, Sidney, 1964. Die genannten Herstell verfahren sind auch beschrieben in D. Freitag, U. Grigo, P. R. Müller, H. Nouvertne, "Polycarbonates" in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Volume 11, Second Edition, 1988, Seiten 648 bis 718 und in U. Grigo, K. Kirchner und P. R. Müller "Polycarbonate" in Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, Band 3/1, Poly carbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester, Carl Hanser Verlag München, Wien 1992, Seiten 117 bis 299.

Das Schmelzumesterungsverfahren ist besonders beschrieben in H. Schnell, "Chemistry and Physis of Polycarbonates", Polymer Reviews, Band 9, S. 44-51, Interscience Publishers, New York, London, Sidney, 1964 sowie in DE-A 10 31 512, in US-A 3 022 272, in US-A 5 340 905 und in US-A 5 399 659.

Kohlensäurediester, die zur Herstellung von Polycarbonaten nach dem Schmelz umesterungsverfahren eingesetzt werden können, sind zum Beispiel Diarylester der Kohlensäure, wobei die beiden Arylreste bevorzugt jeweils 6 bis 14 C-Atome haben. Vorzugsweise werden die Diester der Kohlensäure auf der Basis von Phenol oder alkylsubstitutierten Phenolen, also zum Beispiel Diphenylcarbonat oder Dikresyl carbonat, eingesetzt.

Die erfindungsgemäß geeigneten Polycarbonate haben bevorzugt ein Gewichtsmittel der molaren Masse (M_w), welches sich z. B. durch Ultrazentrifugation oder Streu lichtmessung bestimmen läßt, von 10 000 bis 200 000 g/mol. Besonders bevorzugt haben sie ein Gewichtsmittel der molaren Masse von 12 000 bis 80 000 g/mol. Die mittlere molare Masse der erfindungsgemäßen Polycarbonate kann zum Beispiel in bekannter Weise durch eine entsprechende Menge an Kettenabbrechern eingestellt werden.

Geeignete Kettenabbrecher sind sowohl Monophenole als auch Monocarbonsäuren. Geeignete Monophenole sind z. B. Phenol, p-Chlorphenol, p-tert.-Butylphenyol, Cumylphenol oder 2,4,6-Tribromphenol, sowie langkettige Alkylphenole, wie z. B. 4- (1,1,3,3-Tetramethylbutyl)-phenol oder Monoalkylphenole bzw. Dialkylphenole mit insgesamt 8 bis 20 C-Atomen in den Alkylsubstituenten wie z. B. 3,5-di-tert.-Butyl phenol, p-tert.-Octylphenol, p-Dodecylphenol, 2-(3,5-Dimethyl-heptyl)-phenol oder 4-(3,5-Dimethyl-heptyl)-phenol. Geeignete Monocarbonsäuren sind Benzoesäure, Alkylbenzoesäuren und Halogenbenzoesäuren.

Bevorzugte Kettenabbrecher sind Phenol, p-tert.-Butylphenol, 4-(1,1,3,3-Tetra methylbutyl)-phenol und Cumylphenol.

Die Menge an Kettenabbrechern beträgt bevorzugt zwischen 0,5 und 10 Mol-%, bezogen auf die Summe der jeweils eingesetzten Bisphenole.

Die erfindungsgemäß geeigneten Polycarbonate können in bekannter Weise verzweigt sein, und zwar vorzugsweise durch den Einbau von trifunktionellen oder mehr als trifunktionellen Verzweigern. Geeignete Verzweiger sind z. B. solche mit drei oder mehr als drei phenolischen Gruppen oder solche mit drei oder mehr als drei Carbon- säuregruppen.

Geeignete Verzweiger sind beispielsweise Phloroglucin, 4,6-Dimethyl-2,4,6-tri-(4- hydroxyphenyl)-hepten-2, 4,6-Dimethyl-2,4,6-tri-(4-hydroxyphenyl)-heptan, 1,3,5- Tri-(4-hydroxyphenyl)-benzol, 1,1,1-Tri-(4-hydroxyphenyl)-ethan, Tri-(4-hydroxy phenyl)-phenylmethan, 2,2-Bis-[4,4-bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexyl]propan, 2,4- Bis-(4-hydroxyphenyl-isopropyl)-phenol, 2,6-Bis-(2-hydroxy-5'-methyl-benzyl)-4- methylphenol, 2-(4-Hydroxyphenyl)-2-(2,4-dihydroxyphenyl)-propan, Hexa-(4-(4- hydroxyphenyl-isopropyl)-phenyl)-terephthalsäureester, Tetra-(4-hydroxyphenyl)- methan, Tetra-(4-(4-hydroxyphenyl-isopropyl)-phenoxy)-methan und 1,4-Bis-(4',4"- dihydroxytriphenyl)-methylbenzol sowie 2,4-Dihydroxybenzoesäure, Trimesinsäure, Cyanurchlorid, 3,3-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-2-oxo-2,3-dihydroindol, Tri mesinsäuretrichlorid und α,α,α"-Tris-(4-hydroxyphenol)-1,3,5-triisopropylbenzol.

Bevorzugte Verzweiger sind 3,3-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-2-oxo-2,3-dihydro indol und 1,1,1-Tris-(4-hydroxyphenyl)-ethan.

Die Menge der gegebenenfalls einzusetzenden Verzweiger beträgt bevorzugt 0,05 Mol.% bis 2 Mol.-%, bezogen auf Mole an eingesetzten Bisphenolen.

Die Verzweiger können zum Beispiel im Falle der Herstellung des Polycarbonates nach dem Phasengrenzflächenverfahren mit den Bisphenolen und den Kettenab brechern in der wäßrig alkalischen Phase vorgelegt werden, oder in einem organischen Lösungsmittel gelöst zusammen mit den Kohlensäurederivaten zugegeben werden. Im Falle des Umesterungsverfahrens werden die Verzweiger bevorzugt zusammen mit den Dihydroxyaromaten oder Bisphenolen dosiert.

Zur Modifizierung der Eigenschaften können den erfindungsgemäßen Polycarbonaten übliche Additive zugemischt und/oder auf die Oberfläche der Formkörper aufgebracht werden. Übliche Additive sind zum Beispiel: Füllstoffe, Verstärkungsstoffe, Stabilisatoren (zum Beispiel UV-Stabilisatoren, Thermostabilisatoren, Gamma strahlenstabilisatoren), Antistatika, Fließhilfsmittel, Entformungsmittel, Brandschutz mittel, Farbstoffe und Pigmente. Die genannten und weiter geeignete Additive sind zum Beispiel beschrieben in Gächter, Müller, Kunststoff-Additive, 3. Ausgabe, Hanser-Verlag, München Wien, 1989.

Den erfindungsgemäßen Polycarbonaten können andere Polymere zugemischt werden, wodurch sogenannte Polymerblends erhalten werden. Beispielsweise können Blends aus den erfindungsgemäßen Polycarbonaten und Polyolefinen, insbesondere ABS- Polymeren, hergestellt werden.

Im folgenden wird die Erfindung in den nachstehenden Beispielen näher erläutert.

Herstellung der Beschichtunusmittel Beschichtungsmittel A

Zu 416,7 g vollentsalztem Wasser werden unter Rühren 83,3 g Kieselsol (Levasil® 300F der Firma Bayer AG), das vorher durch ein 5 µm Filter filtriert wurde, hinzu gegeben. Die wäßrige Suspension wird dann mit 98%iger Essigsäure auf einen pH- Wert von 4,8 eingestellt und mit 1,5 g Dapro® U99 (einer Lösung von 40 g Sulfon bernsteinsäure-bis-(2-ethylhexylester)-Natriumsalz in 43 g 2-Butoxyethanol, 4 g Etha nol, 3 g Wasser und 10 g Polyethylenglykol-Fettsäureester (Gemisch basierend im wesentlichen auf Polyethylenglykol-Ölsäureester, Polyethylenglykol-Palmitinsäure ester und Polyethylenglykol-Stearinsäureester)) versetzt.

Levasil® 300F ist ein anionisch stabilisiertes Kieselsol der Bayer AG mit einer mittleren Teilchengröße von 7 bis 8 nm bzw. einer spezifischen Oberfläche von 300 m²/g. Levasil® 300F hat einen Feststoffgehalt von 30 Masse% und einen pH- Wert von ca. 9,8. Es enthält eine geringe Menge ≦ 0,2 Gew.-% an Formaldehyd gegen Mikroorganismenbefall.

Beschichtungsmittel B

Die Herstellung erfolgt analog Beschichtungsmittel A Anstelle von Dapro® U99 werden jedoch 0,675 g Sulfonbernsteinsäure-bis-(2-ethylhexylester)-Natriumsalz in 0,825 g 2-Butoxyethanol hinzugegeben.

Beschichtungsmittel C

Die Herstellung erfolgt analog Beschichtungsmittel A. Anstelle der genannten Lösung werden jedoch 0,621 g Sulfonbernsteinsäure-bis-(2-ethylhexylester)-Natriumsalz, 0,054 g Polyethylenglykol (Zahlenmittel der Molmasse: 1000) in 0,754 g 2-Butoxy ethanol und 0,0705 g Ethanol hinzugegeben.

Beschichtungsmittel D

Die Herstellung erfolgt analog Beschichtungsmittel C. Anstelle des Polyethylenglykols werden 0,062 g Polyethylenglykol-Fettsäureester (Gemisch basierend im wesentlichen auf Polyethylenglykol-Ölsäureester, Polyethylenglykol-Palmitinsäureester und Poly ethylenglykol-Stearinsäureester) hinzugegeben.

Beschichtung von Polycarbonat-Hohlkammerplatten

Hohlkammerplatten aus einem verzweigten aromatischen Polycarbonat (relative Lö sungsviskosität 1,315 gemessen an einer Lösung von 0,5 g Polycarbonat in 100 ml Methylenchlorid bei Raumtemperatur), wie sie für den Gewächshausbau verwendet werden, wurden jeweils mit den Beschichtungsmittel A bis D im Flutverfahren einsei tig beschichtet und anschließend bei 130°C 0,5 h lang getrocknet. Die Schichtdicken lagen bei ca. 0,3 µm (Dickenmeßgerät ETA-SD-30, Fa. ETA-Optik; Interferenz verfahren). Die Beschichtungen waren ohne Oberflächenstörungen und zeigten keine Interferenzmuster. Die Benetzung mit Wasser war gleichmäßig. Der Randwinkel des Wassers lag unter 1°.

Dampftest (100°C)

Als weiterer Test wurde der Dampftest durchgeführt. Hierbei werden die Hohlkam merplatten einer 100°C heißen abgeschlossenen Wasserdampfatmosphäre ausgesetzt. Es wird beobachtet, wann der wasserspreitende Effekt verschwindet und die erste Tropfenbildung erfolgt.

Ergebnis

Modellgewächshaustest

Die beschichteten Polycarbonat Hohlkammerplatten wurden in einem Winkel von 60° mit der beschichteten Seite nach unten an der Decke eines Modellgewächshauses befestigt, so daß die wasserspreitende Wirkung durch Beobachtung der Tröpfchen bildung verglichen werden konnte. In dem Modellgewächshaus wurde mittels einer Heizquelle Wasser verdampft, so daß sich eine Temperatur von 50°C und eine Luft feuchtigkeit von 100% einstellte.

Die Platten wurden 6 h unter diesen Bedingungen belassen und anschließend in einem trockenen Heizschrank 4 h bei 40°C erhitzt. Anschließend wiederholte man die Proze dur im Modellgewächshaus und im Heizschrank immer abwechselnd, solange bis der wasserspreitende Effekt verschwand (ersichtlich an der Tropfenbildung auf der Platte).

Es wurden drei kommerziell erhältliche Polycarbonathohlkammerplatten, die mit einer wasserspreitenden Beschichtung, wie sie für den Gewächshausbau verwendet werden, mitgetestet (Beispiele 5, 6 und 7).

Ergebnis

Beispiele zur on-line Beschichtung

Granulatförmiges verzweigtes Bisphenol A-Polycarbonat (relative Lösungsviskosität 1,315 gemessen an einer Lösung von 0,5 g Polycarbonat in 100 ml Methylenchlorid bei Raumtemperatur) wurden zu Hohlkammerplatten mit einer Dicke von 6 mm und einem spezifischen Gewicht von 1,3 kg/m² auf einem Einwellenextruder bei 290°C extrudiert. Nach der Kalibrierung wurde die wäßrige Beschichtung der Zusam mensetzung nach Beispiel 1 mit einer Dosierpumpe und einer mitlaufenden geriffelten Stahlwalze bei 60°C aufgetragen. Die Auftragsmenge wurde über eine Dosierpumpe geregelt. Der Pumpenauftrag erfolgte flächig unmittelbar vor der Walze. Die Walzendicke betrug 10 mm.

Nach einer Trockenstrecke von ca. 50 cm erfolgte die Temperung der Beschichtung 4 Minuten in einer Umluftstrecke bei einer Temperatur von bis zu 130°C. Die Hohlkammerplatte wurde danach in Einzelplatten zersägt. Die beschichteten Platten weisen im Vergleich zu den ursprünglichen Platten eine verbesserte Brillanz auf und besitzen eine ausgezeichnete Wasserspreitung. Die Beschichtung läßt sich im Klebestreifentest (Tesafilmtest) nicht ablösen. Im Modellgewächshaus wurde selbst nach 80 Zyklen keine Änderung der Wasserspreitung festgestellt.

Im folgenden sind die Ergebnisse einiger Versuche aufgeführt:

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von wasserspreitend beschichteten, flächigen Form körpern aus thermoplastischen Kunststoffen durch Extrusion, Kühlung der Formkörper, Auftragen und Trocknen eines Beschichtungsmittels auf die Formkörper, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel auf Wasserbasis aufgebaut ist und daß es auf wenigstens eine Seite des flächigen Formkörpers unmittelbar nach dessen Herstellung mit Hilfe einer geriffelten Auftragswalze aufgebracht und danach getrocknet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragswalze aus Stahl oder Gummi ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragswalze nur durch den fortlaufenden, flächigen Transportkörper ange trieben wird.

4. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der flächige Formkörper eine Platte oder Folienbahn ist.

5. Verfahren nach einem der den Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der flächige Formkörper aus einem transparenten, thermoplastischen Kunststoff besteht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der flächige Formkörper aus Polycarbonat besteht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel

A) 0,005 bis 2 Gewichtsteile einer Verbindung repräsentiert durch die allgemeine Formel (1)
worin
R¹ ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 C-Atomen,
R² Wasserstoff oder ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 C- Atomen,
A eine Einfachbindung oder ein divalenter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 C-Atomen,
B eine Einfachbindung oder ein divalenter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 C-Atomen,
n 1, 2, 3 oder 4 und
Mⁿ⁺ ein n-fach-positiv geladenes Kation ist,
B) 1 bis 20 Gewichtsteile eines wasserunlöslichen Oxides oder mehrerer wasserunlöslicher Oxide eines Metalls oder eines Halbmetalls,
C) 80 bis 100 Gewichtsteile eines Gemisches aus einer Säure und Wasser, das zu mehr als 90% aus Wasser besteht,

enthält mit der Maßgabe, daß der pH-Wert des Beschichtungsmittels kleiner als 6 ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel in Mengen von 3 bis 15 g/m² auf die Oberfläche des Formkörpers aufgebracht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung bei einer Temperatur von Raumtemperatur bis 80°C getrocknet und danach bei 90 bis 155°C getempert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper nach der Extrusion bis zur Auftragstemperatur der wäßrigen Beschichtungszusammensetzung abgekühlt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper auf 20 bis 80°C abgekühlt wird.

12. Wasserspreitend beschichtete, flächige Formkörper aus thermoplastischen Kunststoffen, erhältlich nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.

13. Verwendung der Formkörper nach Anspruch 12 als Bestandteil von Auto mobilen, Gewächshäusern, Schwimmhallen, Stadien, Bahnhöfen, Fabrikhallen, Dachabdeckungen, Wänden, Leuchtenabdeckungen, Architekturverglasungen, Lichtkuppeln, Visieren, Brillen, Grafiken, Reklametafeln, Displays, Ver packungen oder von Scheiben für Fortbewegungsmittel aller Art.