DE2522241B2 - Coating agents - Google Patents
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Description
(a) 10 bis 40 Gew.-°/o, bezogen auf das Gesamtgewicht des Überzugsmittels eines Hydrolyseprodukts von(a) 10 to 40% by weight based on the total weight of the coating agent of a hydrolysis product of
(1) einem Kohlenwasserstoff-trialkoxysilan r, der Formel R'Si(OR")3, worin R' eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Phenyl- oder Vinylgruppe und R" eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten, und/oder 2»(1) a hydrocarbon trialkoxysilane r, of the formula R'Si (OR ") 3 , where R 'is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl or vinyl group and R" is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and / or 2 »
(2) Co-Kondensationsprodukten von (1) und I bis 40 Gew.-°/o eines Phenyl- oder Vinyltrialkoxysilans, worin die Alkoxygruppe 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, und/oder(2) Co-condensation products of (1) and I up to 40% by weight of a phenyl- or vinyltrialkoxysilane, wherein the alkoxy group contains 1 to 4 carbon atoms, and / or
(3) Co-Kondensationsprodukten von 1 Mol 2> von (1) und 0,05 bis 1 Mol Tetraalkoxysilan, worin die Alkoxygruppe 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, und/oder(3) Co-condensation products of 1 mole 2> of (1) and 0.05 to 1 mole of tetraalkoxysilane in which the alkoxy group has 1 to 4 carbon atoms contains, and / or
(4) Co-Kondensaiionsprodukten von 1 Mol von (1) und 0,05 bis 1 Mol Dialkyl-dialkoxysiian, worin die Alkyl- und Alkoxygruppen(4) Co-condensation products of 1 mol of (1) and 0.05 to 1 mol of dialkyl-dialkoxysiian, wherein the alkyl and alkoxy groups
1 bis 4 Kohlenstoffatome enthalten,Contain 1 to 4 carbon atoms,
(b) 0,05 bis 5 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen der Komponente (a) eines oder mehrerer Salze, nämlich Alkalimetallsalzen der Naphthensäure r, und/oder Zinksalzen der Naphthensäure, oder eine Mischung dieser Salze,(b) 0.05 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of the Component (a) of one or more salts, namely alkali metal salts of naphthenic acid r, and / or zinc salts of naphthenic acid, or a mixture of these salts,
(c) 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Überzugsmittels, Essigsäure und(c) 5 to 30% by weight, based on the total weight of the coating agent, acetic acid and
(d) als Rest e<n inertes organisches Lösungsmittel für die Komponenten (a) und (b) oder eine Mischung solcher Lösungsmittel.(d) the remainder e <n is an inert organic solvent for components (a) and (b) or a mixture of such solvents.
2. Verwendung des Überzugsmittels nach Anspruch 1 zum Beschichten von Formkörpern aus 4ί Polyacrylaten.2. Use of the coating agent according to claim 1 for coating moldings made of 4ί polyacrylates.
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Die Erfindung betrifft ein Überzugsmittel auf der Basis einer teilweise hydrolysierten Siloxanverbindung, die durch Hydrolyse eines Silans bzw. von Silangemischen in Wasser bei 50—8O0C während 1 bis 10 Stunden <,o erhalten worden ist, in einem organischen Lösungsmittel. The invention relates to a coating agent based on a partially hydrolysed siloxane compound which is obtained by hydrolysis of a silane or silane mixtures of water at 50-8O 0 C for 1 to 10 hours <, o, in an organic solvent.
Im allgemeinen werden Kunststoffe leicht beschädigt und verlieren ihren Glanz, da sie keine hohe Oberflächenhärte und keine Kratzfestigkeit der Kratz- t,5 beständigkeit besitzen. Diese Nachteile sind besonders schwerwiegend, wenn die Kunststoffe zur Herstellung von ODtischen Produkten wie Linsen verwendet werden.In general, plastics are easily damaged and lose their luster because they are not high Surface hardness and no scratch resistance or scratch resistance. These disadvantages are particular serious when the plastics are used to manufacture optical products such as lenses.
Um diese schlechten Eigenschaften zu verbessern, hat man viele Verfahren vorgeschlagen, um die Oberfläche der Kunststoffkörper mit organischen Siloxanverbindungen zu beschichten und den Überzug zu härten, um auf dem Kunststoffkörper eine Schutzschicht zu bilden. Diese bekannten Verfahren ergeben jedoch keine zufriedenstellenden Schutzschichten.In order to improve these poor properties, many methods have been proposed to make the surface to coat the plastic body with organic siloxane compounds and to harden the coating in order to to form a protective layer on the plastic body. However, these known methods do not yield any satisfactory protective layers.
Beispielsweise sind die Schutzschichten oder Überzüge, die nach den bekannten Verfahren hergestellt werden, so spröde, daß sie bei Versuchen, ihre Abriebsbeständigkeit zu verbessern, leicht Risse bilden. Versucht man andererseits, ihre Beständigkeit gegenüber Haarrißbildung zu verbessern, so wird ihre Abriebsbeständigkeit schlechter. Die bekannten Überzugslösungen besitzen auch eine zu kurze Topfzeit und können so nicht während längerer Zeiten verwendet werden.For example, the protective layers or coatings are produced according to the known methods become so brittle that they tend to crack when attempts are made to improve their abrasion resistance. On the other hand, if one tries to improve their resistance to crazing, theirs becomes Inferior abrasion resistance. The known coating solutions also have too short a pot life and cannot be used for long periods of time.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überzugsmittel zu schaffen, das auf der Oberfläche von Acrylharzkörpern oder -gegenständen eine Schutzschicht mit sehr guter Oberflächenhärte, Kratzfestigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit und Beständigkeit gegenüber Haarrißbildung bei Beanspruchung besitzt.The present invention has for its object to provide a coating agent that is based on the Surface of acrylic resin bodies or objects a protective layer with very good surface hardness, Scratch resistance and solvent resistance and resistance to crazing when exposed to stress owns.
Die neue Aufgabe wird durch ein Überzugsmittel eingangs genannter Gattung gelöst, das ausThe new object is achieved by a coating agent of the type mentioned at the beginning, which consists of
(a) 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Überzugsmittels, eines Hydrolyseprodukts von(a) 10 to 40% by weight, based on the total weight of the coating agent, a hydrolysis product of
(1) einem Kohlenwasserstoff-trialkoxysilan der Formel R'Si(OR")3, worin R' eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Phenyl- oder Vinylgruppe und R" eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten, und/oder(1) a hydrocarbyl trialkoxysilane of the formula R'Si (OR ") 3, where R 'is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl or vinyl group and R "is an alkyl group with 1 to 4 carbon atoms, and / or
(2) Co-Kondensationsprodukten von (1) und 1 bis 40 Gew.-% eines Phenyl- oder Vinyl-trialkoxysilans, worin die Alkoxygruppe 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, und/oder(2) co-condensation products of (1) and 1 to 40% by weight of a phenyl- or vinyl-trialkoxysilane, wherein the alkoxy group contains 1 to 4 carbon atoms, and / or
(3) Co-Kondensationsprodukten vor. 1 Mol von (1) und 0,05 bis 1 Mol Tetraalkoxysilan, worin die Alkoxygruppe 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, und/oder(3) co-condensation products. 1 mole of (1) and 0.05 to 1 mole of tetraalkoxysilane, wherein the alkoxy group contains 1 to 4 carbon atoms, and / or
(4) Co-Kondensationsprodukten von 1 Mol von (1) und 0,05 bis 1 Mol Dialkyl-dialkoxysilan, worin die Alkyl- und Alkoxygruppen 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthalten,(4) Co-condensation products of 1 mol of (1) and 0.05 to 1 mol of dialkyl-dialkoxysilane, wherein the alkyl and alkoxy groups contain 1 to 4 carbon atoms,
(b) 0,05 bis 5 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen der Komponente (a) eines oder mehrerer Salze, nämlich Alkalimetallsalzen der Naphthensäure und/oder Zinksalzen der Naphthensäure, oder einer Mischung dieser Salze,(b) 0.05 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of component (a) of one or more salts, namely alkali metal salts of naphthenic acid and / or zinc salts of naphthenic acid, or a mixture of these salts,
(c) 5 bis 30 Gew.-°/o, bezogen auf das Gesamtgewicht des Überzugsmittels. Essigsäure und(c) 5 to 30% by weight, based on the total weight of the coating agent. Acetic acid and
(d) als Rest ein inertes organisches Lösungsmittel für die Komponenten (a) und (b) oder eine Mischung solcher Lösungsmittel.(d) the remainder is an inert organic solvent for components (a) and (b) or a mixture such solvent.
Die neuen erfindungsgemäßen Überzugsmittel besit zen eine lange Topfzeit. Die neuen Überzugsmitte können auf die Oberfläche von Acrylharzgegenständer aufgebracht und gehärtet werden, wobei eine Überzugs schicht gebildet wird, die, wie zuvor erwähnt, wesentlicl verbesserte Eigenschaften besitzt.The new coating compositions according to the invention have a long pot life. The new cover center can be applied to the surface of acrylic resin article and cured, leaving a coating layer is formed which, as mentioned above, has substantially improved properties.
Aus der GB-PS 12 41 236 sind Überzugsmittel dei eingangs genannten Gattung bekannt. Diese ergeben wie aus den folgenden Vergleichsversuchen (vergleich« Tabelle I) hervorgeht, jedoch schlechtere Überzüge al;From GB-PS 12 41 236 coating agents of the type mentioned above are known. These result as can be seen from the following comparative tests (see Table I), but poorer coatings al;
die erfindungsgemäßen Überzugsmittel.the coating compositions according to the invention.
Die Überzugsmittel können direkt auf die Oberfläche von Acrylharzgegenständen nach irgendeinem üblicherweise verwendeten Beschichtungsverfahren aufgetragen werden und bei einer Temperatur von ungefähr 80° > bis ungefähr 1000C gehärtet werden, um die Lösungsmitte!, die darin enthalten sind, zu verdampfen und um eine Kondensationsreaktion zu bewirken.The coating compositions can be applied directly to the surface of acrylic resin articles according to any conventionally used coating method, and cured at a temperature of about 80 °> to about 100 0 C to the solvent !, contained therein to vaporize and to a condensation reaction to cause.
Die Kohlenwasserstoff-trialkoxysilane (1) sind multifunktionelle Siloxanverbindungen der Formel in R'Si(OR")3, worin R' eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Phenyl-, Vinyl-Gruppe und andere funktionell Gruppen bedeutet und R" eine Alkylgruppe mit ! bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet. Methyltriäthoxysilan ist bevorzugt. ι >The hydrocarbon trialkoxysilanes (1) are multifunctional siloxane compounds of the formula in R'Si (OR ") 3 , where R 'is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl, vinyl group and other functional groups and R" is an alkyl group with ! means up to 4 carbon atoms. Methyltriethoxysilane is preferred. ι>
Ein teilweise hydrolysiertes Produkt von Kohlenwasserstofftrialkoxysilanen wird, wie es in der US-PS 34 51 838 beschrieben wird, erhalten, indem man Wasser zu Kohlenwasserstoff-trialkoxysilanen gibt und das entstehende Material bei einer Temperatur von 50 bis 80° C während 1 bis 10 Stunden erwärmt.A partially hydrolyzed product of hydrocarbon trialkoxysilanes is, as described in US-PS 34 51 838, obtained by Water to hydrocarbon trialkoxysilanes and the resulting material at a temperature of 50 heated to 80 ° C for 1 to 10 hours.
Bei der vorliegenden Erfindung kann das Kohlenwasserstoff-trialkoxysilan mit 1 bis 40 Gew.-% einer oder mehrerer organischer Silanverbindungen vermischt werden wie mit Phenyl- oder Vinyl-trialkoxy(C, - d)-si- 2 '> lanen, und zu dieser Mischung kann man entweder Wasser oder Mineralsäuren wie Chlorwasserstoffsäure zugeben und erwärmen, wobei das teilweise hydrolysierte Co-Kondensationsprodukt gebildet wird.In the present invention, the hydrocarbon trialkoxysilane can be used are mixed with 1 to 40% by weight of one or more organic silane compounds, such as with phenyl- or vinyl-trialkoxy (C, - d) -si- 2 '> lanen, and either water or mineral acids such as hydrochloric acid can be added to this mixture add and heat to form the partially hydrolyzed co-condensation product.
Ein teilweise hydrolysiertes Co-Kondensationsprodukt, welches im wesentlichen 1 Mol des Kohlenwasserstoff-trialkoxysilans als Hauptkomponente und 0,05 bis 1 Mol Tetraalkoxy(Ci —C4)-silan als zusätzliche Komponente enthält, bildet einen Überzug mit verbesserter Härte. «A partially hydrolyzed co-condensation product, which essentially contains 1 mole of the hydrocarbon trialkoxysilane as the main component and 0.05 to 1 mole of tetraalkoxy (C 1 -C 4 ) silane as an additional component, forms a coating with improved hardness. «
Ein teilweise hydrolysiertes Co-Kondensationsprodukt aus 1 Mol Kohlenwasserstoff-trialkoxysilan und 0,05 bis 1 Mol Dialkyl(C,-C4)-dialkoxy(C,-C4)-silan bildet einen weichen Überzug.A partially hydrolyzed co-condensation product of 1 mole of hydrocarbon trialkoxysilane and 0.05 to 1 mole of dialkyl (C, -C 4 ) -dialkoxy (C, -C4) -silane forms a soft coating.
Wenn ein Kohlenwasserstoff-trialkoxysilan, worin R' eine Vinylgruppe bedeutet, als Komponente des Co-Kondensationsproduktes verwendet wird, erhöht das Silan die Adhäsion der entstehenden Schicht an die Acryloberflächen.When a hydrocarbon trialkoxysilane, in which R 'is a vinyl group, as a component of the Co-condensation product is used, the silane increases the adhesion of the resulting layer to the Acrylic surfaces.
Durch geeignete Auswahl der Komponenten, die in dem Co-Kondensationsprodukt verwendet werden, erhält man Überzüge, die die gewünschten Eigenschaften aufweisen.By appropriate selection of the components that are used in the co-condensation product, coatings are obtained which have the desired properties.
Die zuvor erwähnten, teilweise hydrolysierten Produkte können weniger als ungefähr 5 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der hydrolysierten Produkte, enthalten.The aforementioned partially hydrolyzed products can contain less than about 5% by weight of water, based on the total weight of the hydrolyzed products.
Die Feststoffkonzentration der teilweise hydrolysierten Co-Kondensationsprodukte bestimmt das Überzugsgewicht der Schutzschicht, die auf der Oberfläche v, der Acrylkörper gebildet wird.The solids concentration of the partially hydrolyzed co-condensation products determines the coating weight of the protective layer that is formed on the surface v of the acrylic body.
Das Überzugsgewicht bestimmt seinerseits die physikalischen Eigenschaften der Schicht.The coating weight in turn determines the physical properties of the layer.
Eine höhere Feststoffkonzentration ergibt ein höheres Überzugsgewicht der Schicht, die eine ausgezeich- t>o nete Härte und eine ausgezeichnete Kratzbeständigkeit besitzt, aber so spröde ist, daß sie leicht Haarrisse bildet, wenn man sie biegt.A higher solids concentration results in a higher coating weight of the layer, which has an excellent t> o has a good hardness and excellent scratch resistance, but is so brittle that it easily forms hairline cracks, when you bend it.
Andererseits ergibt eine niedrigere Feststoffkonzentration ein leichteres Überzugsgewicht der Schicht, und b5 die Schicht besitzt eine zu geringe Kratzbeständigkeit, um ein für die praktische Verwendung geeignetes Produkt zu ergeben.On the other hand, a lower solid concentration gives a lighter coating weight of the layer, and b5 the layer is too poor in scratch resistance to be suitable for practical use Result in product.
Das geeignete Überzugsgewicht des erfindungsgemäßen Mittels hängt von dem Acrylharzgegenstand ab, auf den das Mittel aufgetragen wird. Eine Menge von 2 bis 6 g/m2, ausgedrückt als Feststoffe, aufgetragen auf dem Acrylharzgegenstand, ist insbesondere für Acrylsonnenglaslinsen am besten geeignet.The suitable coating weight of the composition of the invention depends on the acrylic resin article to which the composition is applied. An amount of 2 to 6 g / m 2 in terms of solids applied to the acrylic resin article is most suitable, particularly for acrylic sunglass lenses.
Damit eine Schicht erhalten wird, die in der zuvor erwähnten Menge (2 bis 6 g/m2) vorhanden ist, ist es bevorzugt, den Acrylgegenstand in die Überzugslösung einzutauchen und dann den Gegenstand aus der Überzugslösung mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 40 cm/min zu entfernen, um die Überzugsschicht auf dem Gegenstand zu bilden. Die Überzugslösung besitzt eine Viskosität von 10 bis 3OcP und enthält 10 bis 40 Gew.-% des teilweise hydrolysierten Produktes, berechnet als Feststoffe.In order to obtain a layer which is present in the aforementioned amount (2 to 6 g / m 2 ), it is preferred to immerse the acrylic article in the coating solution and then to remove the article from the coating solution at a speed of 10 to 40 cm / min to form the coating layer on the article. The coating solution has a viscosity of 10 to 30 cP and contains 10 to 40% by weight of the partially hydrolyzed product, calculated as solids.
Die Eigenschaften der aufgetragenen Schicht können stark variieren, abhängig von der Art der oder der Katalysatoren, die in dem Überzugsmittel verwendet werden.The properties of the applied layer can vary widely, depending on the nature of the or the Catalysts used in the coating agent.
Es wurde gefunden, daß man ein Überzugsmittel erhält, welches ein längeres Topfleben besitzt als bekannte Überzugsmittel, wenn man Metallsalze der Naphthensäure als Katalysatoren verwendet. Es wurde weiterhin gefunden, daß solche Überzugsmittel der aufgetragenen Schicht ausgezeichnete Eigenschaften verleihen im Hinblick auf die Kratzbeständigksit und die Haarrißbildungsbeständigkeit unter Beanspruchung, Eigenschaften, die etwas miteinander konkurrieren.It has been found that a coating agent is obtained which has a longer pot life than known coating agents if metal salts of naphthenic acid are used as catalysts. It was has also found that such coating compositions of the applied layer have excellent properties give in terms of scratch resistance and crazing resistance under stress, Properties that somewhat compete with each other.
Der Ausdruck »Naphthensäure«, wie er in der vorliegenden Anmeldung und in den Ansprüchen verwendet wird, bedeutet die allgemeine Bezeichnung für Monocarbonsäuren von Naphthenkohlenwasserstoffen, die in rohen Mineralölen vorhanden sind, wobei die Säuren die FormelThe term "naphthenic acid" as used in the present application and in the claims is used, means the general name for monocarboxylic acids of naphthenic hydrocarbons, which are present in crude mineral oils, the acids being the formula
R'"(CH2)nCOOHR '"(CH 2 ) n COOH
besitzen, worin R'" einen cyclischen Kern bedeutet, der aus einem oder mehreren Ringen besteht, beispielsweise einem Cyclohexanring, einem Cyclopentanring und deren alkylierte cyclische Kerne allgemein, und worin η eine ganze Zahl von 1 bis 14 bedeutet.in which R '"denotes a cyclic nucleus which consists of one or more rings, for example a cyclohexane ring, a cyclopentane ring and their alkylated cyclic nuclei in general, and in which η denotes an integer from 1 to 14.
Die Carbonsäuregruppe ist mit dem Ringkern (R'") über Methylen(—CH2-)„-Gruppen verbunden. Die einfachste und typischste Säure, worin η 1 bedeutet, ist Cyclopentanessigsäure.The carboxylic acid group is connected to the ring nucleus (R '") via methylene (—CH 2 -)" groups. The simplest and most typical acid, in which η means 1, is cyclopentane acetic acid.
Naphthensäure ist eine Mischung aus nichttrennbaren organischen Säuren mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen und einem cyclischen Kern. Die Naphthensäure, die verwendet wird, ist dementsprechend eine Mischung aus Verbindungen der oben gegebenen Formel.Naphthenic acid is a mixture of non-separable organic acids with 7 to 20 carbon atoms and a cyclic core. The naphthenic acid that is used is accordingly a mixture from compounds of the formula given above.
Annehmbare Metallsalze der Naphthensäure sind Alkalimetall- und Zinksalze, und in den erfindungsgemäßen Überzugsmitteln kann man eines dieser Salze oder eine Mischung davon verwenden. Andere Metallsalze ergeben keine zufriedenstellende katalytische Wirkung in bezug auf das Überzugsmittel. Bevorzugt wird Natriumnaphthenat eingesetzt.Acceptable metal salts of naphthenic acid are alkali metal and zinc salts, and in those of the invention Coating agents can be one of these salts or a mixture thereof. Other metal salts do not give a satisfactory catalytic effect with respect to the coating agent. Is preferred Sodium naphthenate is used.
Die erfindungsgemäß verwendeten Metallsalze der Naphthensäure werden in einer Menge von 0,05 bis 5 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile des teilweise hydrolysierten Kohlenwasserstoff-trialkoxysilan-Produktes oder Co-Kondensationsproduktes eingesetzt. Werden die Salze in einer Menge unter 0,05 Gew.-Teilen verwendet, so sind sie nicht wirksam und bewirken keine zufriedenstellende Härtungsreaktion in demThe metal salts of naphthenic acid used according to the invention are used in an amount of 0.05 to 5 Parts by weight per 100 parts by weight of the partially hydrolyzed Hydrocarbon trialkoxysilane product or co-condensation product used. Will If the salts are used in an amount below 0.05 part by weight, they are ineffective and have an effect no satisfactory curing reaction in that
Überzugsmittel.Coating agents.
Wenn andererseits die Salze in einer Menge von über 5 Teilen verwendet werden, entweichen sie aus dem Inneren auf die Oberfläche der aufgetragenen Schicht.On the other hand, if the salts are used in an amount exceeding 5 parts, they will escape from the Inside on the surface of the applied layer.
Die Katalysatoren bewirken, daß das Oberzugsmittel langsam bzw. milde härtet, eine Eigenschaft, die die ausgezeichnete Härte und Kratzbeüändigkeit und auch eine gute Haftung und Beständigkeit gegenüber Haarrißbildung der aufgetragenen Schicht ergibt. Die Katalysatoren bewirken ebenfalls, daß die Lösuug aus dem Überzugsmittel sehr stabil ist.The effect of the catalysts is that the coating agent hardens slowly or gently, a property that the excellent hardness and scratch resistance and also good adhesion and resistance to Hairline cracking of the applied layer results. The catalysts also cause the solution the coating agent is very stable.
Die Katalysatoren lösen sich sehr gut in den Lösungsmitteln für die teilweise hydrolysierten Produkte aus Kohlenwasserstoff-alkoxysilanen und deren Co-Kondensationsprodukten.The catalysts dissolve very well in the solvents for the partially hydrolyzed products from hydrocarbon alkoxysilanes and their co-condensation products.
Erfindungsgemäß ist es ebenfalls wichtig, daß die Überzugsmittel Essigsäure enthalten. Die Essigsäure muß in einer Menge von 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Überzugsmittels, zugefügt werden. Die Essigsäure wirkt als Lösungsmittel und bewirkt ebenfalls, daß die Überzugsschicht fest an der Oberfläche des Acrylharzgegenstandes haftet.According to the invention it is also important that the coating agents contain acetic acid. The acetic acid must be added in an amount of 5 to 30% by weight, based on the total weight of the coating agent. The acetic acid acts as a solvent and also effected that the coating layer adheres firmly to the surface of the acrylic resin article.
Die Essigsäure ist ebenfalls wirksam, um das Topfleben der Überzugslösung während langer Zeiten zu erhalten, und verhindert weiterhin, daß die aufgetragene Lösung irgendwelche Anlaufmerkmale zeigt.The acetic acid is also effective in preserving the pot life of the coating solution for long periods of time and also prevents the applied solution from any tarnish marks shows.
Die Essigsäure verhindert, daß die Acrylharzkörper durch den Einfluß der Lösungsmittel Haarrisse bilden, was sonst leicht der Fall ist, wenn die Acrylgegenstände in Berührung mit Alkohol kommen.The acetic acid prevents the acrylic resin bodies from forming hairline cracks due to the influence of solvents, which is otherwise easily the case when the acrylic objects come into contact with alcohol.
Wenn die Essigsäure in einer Menge über 30% zugegeben wird, bleibt ein Teil davon zurück, nachdem das Mittel bei Normalbedingungen gehärtet wurde; dadurch entsteht ein unangenehmer Geruch. Wenn die Essigsäure andererseits in einer Menge unter 5% verwendet wird, besitzt die entstehende Schicht eine ungenügende Adhäsion.If the acetic acid is added in an amount above 30%, some of it will remain after the agent was cured under normal conditions; this creates an unpleasant odor. If the On the other hand, acetic acid is used in an amount less than 5%, the resulting layer has one insufficient adhesion.
Eisessig ist bevorzugt, aber Essigsäure technischer Qualität kann ebenfalls verwendet werden.Glacial acetic acid is preferred, but technical grade acetic acid can also be used.
Die anderen organischen Lösungsmittel, die zusätzlich zu Essigsäure verwendet werden, sind nicht kritisch, und sie können unter bekannten Lösungsmitteln für teilweise hydrolysierte Siloxanverbindungen und Naphthensäuresalzen ausgewählt werden wie Alkohole, Ketone, Äther und/oder aromatische Kohlenwasserstoffe. Zur Herstellung des Überzugsmittels für Acrylkörper sind von diesen Lösungsmitteln Äthanol und Isopropylalkohol wegen ihrer Siedepunkte und ihres Lösungsvermögens besonders bevorzugt. Die Menge an dem anderen organischen Lösungsmittel muß ausreichen, um die teilweise hydrolysierte Verbindung und das Naphthensäuresalz zusammen mit der Essigsäure vollständig zu lösen und um die Konzentration an der teilweise hydrolysierten Verbindung auf 10 bis 40 Gew.-%, berechnet als Feststoffe und bezogen auf das Gesamtgewicht des Überzugsmittels, einzustellen.The other organic solvents used in addition to acetic acid are not critical, and they can be used among known solvents for partially hydrolyzed siloxane compounds and naphthenic acid salts such as alcohols, ketones, ethers and / or aromatic hydrocarbons can be selected. Ethanol is one of these solvents used to produce the coating agent for acrylic bodies and isopropyl alcohol are particularly preferred because of their boiling points and solvency. the The amount of the other organic solvent must be sufficient to remove the partially hydrolyzed compound and to completely dissolve the naphthenic acid salt together with the acetic acid and to reduce the concentration of the partially hydrolyzed compound to 10 to 40% by weight, calculated as solids and based on the Total weight of the coating agent.
Um erfindungsgemäß Acrylharzkörper mit dem Mittel zu beschichten, kann man irgendwelche Verfahren wie Eintauch-, Sprüh- und Strömungs- bzw. Wirbelschichtbeschichtungs- und ähnliche Verfahren verwenden. Die so beschichteten Acrylharzkörper werden dann erwärmt, um das Siloxanharz (die teilweise hydrolysierte Verbindung) zu härten. Dieses Härten kann bei einer Temperatur durchgeführt werden, die wesentlich niedriger ist als die Temperatur, wie man sie üblicherweise verwendet.In order to coat acrylic resin bodies with the agent in the present invention, any method can be used such as immersion, spray and flow or fluidized bed coating and similar processes use. The acrylic resin bodies coated in this way are then heated to remove the siloxane resin (the partially hydrolyzed compound) to harden. This hardening can be carried out at a temperature which is much lower than the temperature normally used.
Da die Härtungstemperatur um so höher ist, je kürzer die Härtungszeit ist, ist es bevorzugt, die aufgetragene Schicht bei einer Temperatur zu härten, die so hoch wie möglich ist, aber niedriger als die Wärmeverformungstemperatur des Acrylharzes. Im allgemeinen ist es > bevorzugt, bei 80 bis 1000C während 2 bis 40 Stunden zu härten.Since the curing temperature is higher, the shorter the curing time, it is preferable to cure the coated layer at a temperature which is as high as possible but lower than the heat distortion temperature of the acrylic resin. Generally, it is> preferable at 80 to 100 0 C for 2 to 40 hours to r th eh.
Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele erläutern die Erfindung.The following examples and comparative examples illustrate the invention.
1(1 Beispi ele 1 bis 4 1 (1 example 1 to 4
Wasser wird zu einer Lösung aus Methyltriäthoxysilan in Äthanol gegeben. Die Mischung wird bei 75°C 3 Stunden erwärmt und dann bei 145°C weiter erwärmt,Water becomes a solution of methyltriethoxysilane given in ethanol. The mixture is heated at 75 ° C for 3 hours and then further heated at 145 ° C,
r, um die azeotrope Mischung aus Alkohol und Wasser abzudestillieren, wobei man eine teilweise hydrolysierte Kondensatlösung erhält, die ungefähr 50 Gew.-% teilweise hydrolysierte Siloxanverbindung enthält und die in der folgenden Tabelle I als Komponente (a)r to distill off the azeotropic mixture of alcohol and water, one being partially hydrolyzed Obtains condensate solution containing about 50 wt .-% partially hydrolyzed siloxane compound and those in the following Table I as component (a)
2(i bezeichnet wird. Die Lösung wird dann mit n-Butanol verdünnt.2 (i is designated. The solution is then made with n-butanol diluted.
Natriumnaphthenat, das in Tabelle I als Komponente (b) bezeichnet wird, wird in einem Teil des Eisessigs gelöst, welcher als Komponente (c) bezeichnet wird, dessen gesamte vorberechnete Menge in Tabelle I angegeben ist. Die Lösung der Komponenten (b) und (c) wird dann zu der zuvor beschriebenen teilweise hydrolysierten Kondensat/n-Butanollösung gegeben.Sodium naphthenate, identified as component (b) in Table I, is in a portion of the glacial acetic acid solved, which is referred to as component (c), the total pre-calculated amount in Table I is specified. The solution of components (b) and (c) then partially becomes that previously described given hydrolyzed condensate / n-butanol solution.
Die entstehende Lösung wird durch Zugabe von n-Butanol, je nach Bedarf, weiter eingestellt, so daß sie die drei Komponenten (a), (b) und (c) in den in Tabelle I angegebenen Mengen enthält. Man erhält Überzugslösungen. The resulting solution is adjusted by adding n-butanol, as required, so that it contains the three components (a), (b) and (c) in the amounts given in Table I. Coating solutions are obtained.
Durch Spritzen geformte optische Linsen ausInjection molded optical lenses made from
j-, Methylmethacrylatharz werden gut mit einem Entfettungsmittel und dann mit Reinigungsflüssigkeiten gespült und dann in die zuvor beschriebenen Überzugslösungen eingetaucht und mit einer Geschwindigkeit von 30 cm/min entnommen. Die beschichteten Linsen werden dann in einen Ofen bei 95°C gegeben und darin während 16 Stunden liegengelassen, damit die Überzugsschicht härten kann,j-, methyl methacrylate resin will work well with a degreaser and then rinsed with cleaning fluids and then immersed in the above-described coating solutions and at one speed taken from 30 cm / min. The coated lenses are then placed and placed in an oven at 95 ° C left for 16 hours to allow the coating to harden,
Die so erhaltenen beschichteten Linsen werden untersucht, und es werden die Adhäsion, die Bleistifthär-The coated lenses obtained in this way are examined, and the adhesion, the pencil hardness
Ar, te, die Kratzbeständigkeit (der Abrieb mit Stahlwolle) und die Beständigkeit gegenüber Haarrißbildung bei Beanspruchung bestimmt. Zusätzlich wird die Topfzeit der Überzugslösungen festgestellt, wozu man einen beschleunigten Topfzeit-Test verwendete. Die erhalte- A r , te, the scratch resistance (the abrasion with steel wool) and the resistance to hairline cracking under stress. In addition, the pot life of the coating solutions is determined using an accelerated pot life test. The receive-
W nen Ergebnisse sind in Tabelle aufgeführt.The results are shown in the table.
Die physikalischen Eigenschaften der beschichteten Linsen, wie sie in Tabelle I gezeigt sind, wurden wie folgt bestimmt.The physical properties of the coated lenses as shown in Table I became as will definitely follow.
" 1. Adhäsion"1. Adhesion
Die auf jede der Linsen aufgetragene Schicht wird mit einer scharfen Klinge kreuzweise schraffiert, und zwar mit zehn horizontalen und zehn vertikalen Linien mit wi Zwischenräumen von 1 mm zwischen den Linien.The layer applied to each of the lenses is cross-hatched with a sharp blade with ten horizontal and ten vertical lines with wi spaces of 1 mm between the lines.
Ein Cellophanklebeband wird dann fest auf die kreuzweise schraffierten Linien der Linse aufgeklebt und scharf mit einem 90°-Winkel zu der aufgetragenen Schicht abgezogen. Dieses Verfahren wird dreimal <,5 wiederholt. Die so erhaltene Adhäsion wird in fünf Klassen eingeteilt von A (keine Entlaminierung) bis E (vollständige Entlaminierung), abhängig von dem Ausmaß, in dem die Schicht abgezogen wurde.A cellophane tape is then stuck firmly over the cross-hatched lines of the lens and peeled off sharply at a 90 ° angle to the applied layer. This procedure is three times <, 5 repeated. The adhesion thus obtained is in five Classes from A (no delamination) to E (complete delamination), depending on the Extent to which the layer has been peeled off.
2. Bleistifthärte2. Pencil hardness
Ein Bleistifthärte-Gerät, ein sog. pencil hardness tester, mit dem die Härte von Farben, Lacken und ähnlichen Materialien bestimmt wird, wird verwendet, ~> um die Härte der aufgetragenen Schicht zu bestimmen. Ein Bleistiftkern, der auf der aufgetragenen Oberfläche einer Linsenprobe mit einem Winkel von 45° zu der Oberfläche gehalten wurde, wurde ungefähr 3 mm vorwärts bei einer Belastung von l,0±0,05 kg und einer m Geschwindigkeit von 0,5 mm/sec gezogen. Die Versuchsergebnisse sind als minimale Härte des Bleistiftkerns angegeben, der die aufgetragene Schicht bei diesen Bedingungen beschädigte.A pencil hardness device, a so-called pencil hardness tester, with which the hardness of paints, varnishes and similar materials is determined, is used to determine the hardness of the applied layer. A pencil core that rests on the applied surface of a lens sample at an angle of 45 ° to the Surface was held forward approximately 3 mm at a load of 1.0 ± 0.05 kg and one meter Pulled speed of 0.5 mm / sec. The test results are as the minimum hardness of the pencil core indicated that damaged the applied layer under these conditions.
ι ιι ι
3. Kratzbeständigkeit (Stahlwolle-Abricbsversuch)3. Scratch resistance (steel wool abrasion test)
Die beschichtete Oberfläche der Linsen wurde mit einem Stahlwollekissen gerieben. Die Ergebnisse wurden entsprechend den folgenden drei Kategorien bewertet, abhängig von dem Ausmaß, in dem die Oberfläche verkratzt war:The coated surface of the lenses was rubbed with a steel wool pad. The results were rated according to the following three categories, depending on the extent to which the Surface was scratched:
A = keine Kratzer, selbst wenn die Oberfläche starkA = no scratches even if the surface is strong
mit dem Stahlwollekissen gerieben wurde; 2">rubbed with the steel wool pad; 2 ">
B = etwas angekratzt, wenn die Oberfläche mit der Stahlwolle gerieben wurde;B = slightly scratched when the surface was rubbed with the steel wool;
C = leicht angekratzt, wenn die Oberfläche mäßig mit der Stahlwolle gerieben wurde.C = slightly scratched if the surface was rubbed moderately with the steel wool.
4. Beständigkeit gegenüber Haarrißbildung
bei Beanspruchung4. Resistance to crazing
when used
Linsenproben mit einem Durchmesser von 80 mm wurden zwischen die Klammer und die Kompressionszelle unter Belastung einer INSTRON Testing-Vorrich tung gegeben. Die Proben wurden kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 20 mm/min komprimiert, bis ihre Oberfläche Haarrißbildung zeigte; zu diesem Zeitpunkt wurde die angewendete Spannung und Beanspruchung aufgezeichnet. Die Beständigkeit gegenüber Haarrißbildung unter Beanspruchung wurde folgendermaßen bewertet:Lens samples with a diameter of 80 mm were placed between the clamp and the compression cell under the load of an INSTRON testing device given. The samples were continuously compressed at a rate of 20 mm / min until their surface showed crazing; at this point the voltage applied was and Recorded stress. The resistance to crazing under stress was rated as follows:
ausgezeichnet (A) = keine Haarrißbildung, selbst wenn die bleibende Verformung 12,5% überschreitet; excellent (A) = no crazing even if the permanent set exceeds 12.5%;
gut (B) = keine Haarrißbildung, wenn die bleibende Verformung 5 bis 12,5% beträgt;
schlecht (C) = Haarrißbildung, wenn die bleibende Verformung unter 5% liegt.good (B) = no hairline cracking when the permanent set is 5 to 12.5%;
bad (C) = hairline cracking if the permanent deformation is below 5%.
5. Topfzeit5. Pot life
Ein Überzugsmittel wird in ein Reagenzglas gegeben, welches dann verschlossen wird, und in einem heißen Wasserbad bei 5O0C stehengelassen. Das Überzugsmittel in dem Reagenzglas wird in Zeitabständen beobachtet, und es werden die Trübung, das Weißwerden, die Konsistenz, die Gelbildung und ähnliche Merkmale bewertet. In Tabelle I ist die Topfzeit als die Anzahl der Stunden angegeben, während der das Mittel keine Gelbildung zeigt.A coating agent is added in a test tube which is then sealed and left standing in a hot water bath at 5O 0 C. The coating agent in the test tube is observed at intervals, and the turbidity, whitening, consistency, gel formation and the like are evaluated. In Table I, the pot life is reported as the number of hours during which the composition does not gel.
Vergleichsbeispiele 1 bis 6Comparative Examples 1 to 6
Überzugsmittel werden wie oben beschrieben hergestellt, aber die Mengen der Komponenten (b) und (c] werden wie in Tabelle I beschrieben eingestellt. Be: Vergleichsbeispiel 6 wird Natriumacetat anstelle dei Komponente (b) verwendet. Diese Vergleichsüberzugsmittel werden auf die Oberfläche von Linsen wie in der Beispielen 1 bis 4 oben aufgetragen, auf gleiche Weise gehärtet und die gleichen Eigenschaften werder bestimmt. Die Testergenisse sind in Tabelle I aufgeführtCoating agents are prepared as described above, but the amounts of components (b) and (c] are adjusted as described in Table I. Be: Comparative Example 6, sodium acetate is used instead of the Component (b) used. These comparative coating agents are applied to the surface of lenses as in FIG Examples 1 to 4 applied above, cured in the same manner, and the same properties become certainly. The test results are shown in Table I.
Komp. (b) Komp. (c) NatriumacetatComp. (B) Comp. (C) sodium acetate
[Gew.-Teilc pro ΓΚοηζ. (%), [Gew.-Teile, bez.[Part by weight per ΓΚοηζ. (%) [Parts by weight, b ez.
Teile bez. auf d. gesamte auf 100 Teile aufParts related to d. whole to 100 parts
Komp. (a)] Masse] der Komp. (a)]Comp. (A)] mass] of comp. (A)]
2,5
0,2
1,4
5,02.5
0.2
1.4
5.0
1,7
2,51.7
2.5
15
21
21
2115th
21
21
21
1818th
3535
1818th
Komponente la) = teilweise hydrolysicrtc Mcthyltriiilhoxysilankondcnsatlüsuni;. Komponente (b) = Natriumnaphthcnal. Komponente (c) = Rssigsäurc.Component la) = partially hydrolysed Mcthyltriiilhoxysilankondcnsatlüsuni ;. Component (b) = sodium naphthalenes. Component (c) = acetic acid c.
"1 (icnwhc nc muH (ilil'S 1241 2Jb."1 (icnwhc nc muH (ilil'S 1241 2Jb.
ί\Λ ι IJ η ο ηHairline cracking
ί \ Λ ι IJ η ο η
spruchungDel DCdIl "
verdict
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-
1975
- 1975-05-20 DE DE2522241A patent/DE2522241C3/en not_active Expired
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2522241C3 (en) | 1979-03-29 |
DE2522241A1 (en) | 1976-11-25 |
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