DE2744184C3 - Partiell ausgehärtete Beschichtungsfilme und Verfahren zur Herstellung von abriebfesten beschichteten Formteilen - Google Patents
Partiell ausgehärtete Beschichtungsfilme und Verfahren zur Herstellung von abriebfesten beschichteten FormteilenInfo
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Description
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7. Verfahren zur Herstellung von abriebfesten beschichteten Formteilen, dadurch gekennzeichnet
daß man auf mit den partiell ausgehärteten Beschichtungsfilmen nach Anspruch 1 bis 6 verbundene,
formbare Thermoplaste Hitze und Druck einwirken läßt sowie den latent wirksamen Katalysator
aktiviert
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß man, sofern die Beschichtungsfilme
nach Anspruch 1 bis 6 eine unmittelbar mit ihnen verbundene thermoplastische Polymerschicht aufweisen,
die Hitze und den Druck ausreichend hoch bemißt um einen Katalysatortransport in den
partiell ausgehärteten Beschichtungsfilm zu bewirken und in der Silane mit Epoxy-Endgruppen
enthaltenden Schicht eine derartige Aushärtung bewirkt daß diese Schicht von Dichlormethan unter
den in Anspruch 1 angegebenen Bedingungen nach über 10 Minuten angegriffen wird.
9. Verwendung der Beschichtungsfilme nach Anspruch 1 bis 6 als Schutzschicht auf Schichtträgern.
Die Erfindung betrifft partiell ausgehärtete Beschichtungsfilme, auf der Grundlage von mindestens 15
Gewichtsprozent Silanen mit Epoxy-Endgruppen sowie gegebenenfalls feuchtigkeitsempfindlichen Verbindungen,
die mit den Epoxy-Silanen eine dichte Matrix bilden können, und/oder kationisch poiymerisierbaren Comonomeren
und/oder üblichen Additiven zur Erzeugung bestimmter gewünschter Eigenschaften sowie ein
Verfahren zur Herstellung von abriebfesten beschichteten Formteilen.
Es besteht seit vielen lahren der Wunsch, die physikalischen Eigenschaften von Gegenständen, insbesondere
von Kunstharzen, dadurch zu verbessern, daß sie mit Kunstharzen beschichtet werden. Die üblicherweise
durch derartige Beschichtungen verbesserten physikalischen Eigenschaften betreffen beispielsweise
deren oleophile und hydrophile Eigenschaften, elektrische oder magnetische Charakteristika oder deren
Abriebfestigkeit. In jüngster Zeit ist eine neue Klasse abriebfester Beschichtungen Gegenstand einer Anzahl
von Patenten und Patentanmeldungen. Es handelt sich dabei um Polymerisate, die durch Aushärtung von
Silanen mit Epoxy-Endgruppen erhalten wurden; vgl. US-PS 39 55 035, AU-PS 4 83 792 und BE-PS 8 39 262).
Viele der Beschichtungen weisen eine hervorragende Abriebfestigkeit auf. Es ergeben sich jedoch Schwierigkeiten
bei der Verwendung dieser abriebfesten Beschichtungen, insbesondere bei geformten Beschichtungen,
wie bei Linsen, Formteilen oder Prägebeschichtungen. Viele der verwendeten Katalysatoren bewirkten
eine äußerst rasche Aushärtung, sobald sie mit dem Monomeren oder dem Prekondensat der Epoxy-Endgruppen
aufweisenden Silane vermischt wurden, so daß sich Schwierigkeiten bei der Massenfertigung ergaben.
Dagegen ist bei den geringer aktiven Katalysatoren ein höheres Erhitzen erforderlich (z. B. einige Stunden),
wodurch die Bandfertigung der beschichteten Gegenstände beeinträchtigt und somit unwirtschaftlich wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, partiell ausgehärtete Beschichtungsfilme bereitzustellen, die
Silane mit Epoxy-Endgruppen enthalten. Die Beschichtungsfilme sollen sich leicht und unter Vermeidung der
20
30
vorstehend beschriebenen Nachteile weiterverformen
lassen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, damit vorbeschichtete Formteile bereitzustellen, in denen die
Verformung der Beschichtung alleine oder gemeinsam mit den vorbeschichteten Formteilen leicht und ohne die
vorstehend beschriebenen Nachteile durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die vorstehend angegebenen BeschichtungsFilme in einem
solchen Ausmaß ausgehärtet worden sind, daß ein sichtbarer Angriff durch Dichlormethan nach 15 bis 450
Sekunden erfolgt wobei die Messung auf die Weise erfolgt, daß man
A) ein rundes Filterpapier mit einem Durchmesser von 4,25 cm auf den Beschichtungsfilm aufbringt, 'Ί
B) das Filterpapier gründlich mit Dichlormethan befeuchtet:
C) auf das befeuchtete Filterpapier eine Klarsicht-Kunststoffabdeckung aufbringt und
D) die Zeit bis zum sichtbaren Angriff auf den Beschichtungsfilm mißt,
und die Beschichtungsfilme
a) eine ausreichende Menge eines latent wirksamen Katalysators enthalten, um bei Aktivierung des 2>
Katalysators eine derartige Aushärtung des Beschichtungsfilms zu bewirken, daß in den ausgehär- una·
teten Beschichtungsfilmen ein Angriff von Dichlormethan unter den vorstehenden Bedingungen nach
über 10 Minuten erfolgt, oder
b) eine unmittelbar mit ihnen verbundene thermoplastische Polymerschicht aufweisen, die eine ausreichende
Menge Katalysator enthält, damit beim Erhitzen auf eine zum Erreichen des Katalysatortransports
in den partiell ausgehärteten Beschichtungsfilm genügend hoher Temperatur in dem
partiell ausgehärteten Beschichtungsfilm eine derart vollständige Aushärtung bewirkt wird, daß in
dem ausgehärteten Beschichtungsfilm ein Angriff von Dichlormethan unter den vorstehenden Bedingungen
nach über 10 Minuten erfolgt.
Die Erfindung betrifft somit ein Zwischenprodukt und ein Verfahren, in denen ein Epoxy-Endgruppen
enthaltendes Silan bis zu einem vorgeschriebenen Ausmaß polymerisiert wird, worauf es während der
Verformungsreaktion mit einer zusätzlichen Menge eines bereits im Polymerisationsgemisch enthaltenen
Katalysators behandelt wird, um die Beschichtung in ihren endgültigen Zustand auszuhärten. Diese zusätzliche
Katalysatorbehandlung wird unter Verwendung eines im teilweise ausgehärteten Polymersystem enthaltenen
latent wirksamen Katalysators, oder aber durch Einbringen eines Katalysators in eine zwischen der
teilweise ausgehärteten Beschichtung und einem Schichtträger befindlichen erweichbaren Bindemittelschicht
bewirkt.
Die in den erfindungsgemäßen Beschichtungsfilmen enthaltenen Silane mit Epoxy-Endgruppen sind Verbindungen
mit polymerisierbaren, vorzugsweise endständigen Epoxidgruppen und endständigen polymerisierbaren
Silangruppen, wobei die Verbrückung der beiden vorstehenden Gruppen durch einen nicht-hydrolysierbaren
zweiwertigen, aliphatischen, aromatischen oder aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffrest
erfolgt, der in der Verknüpfungskette gegebenenfalls Stickstoffatome und/oder Sauerstoffatome enthält. Die
Sauerstoffatome sind ausschließlich in Form von Ätherbrücken mit der Kette verknüpft Die vorstehend
erwähnte Verbrückung zwischen den beiden funktioneilen Gruppen kann gegebenenfalls in an sich bekannter
Weise substituiert werden, wobei die Kettensubstitution keinen wesentlichen Einfluß auf die funktioneile
Fähigkeit der Epoxid-Endgruppen aufweisenden Silane bezüglich der Polymerisation mit den Siloxan- oder den
endständigen Epoxidgruppen ausübt Spezielle Beispiele für verwendbare Substituenten an den Verknüpfungsoder Verbrückungseinheiten sind Reste, wie NO2,
CH3(CH2JnCH2, Methoxyreste oder Halogenatome. Im
allgemeinen umfassen die in der vorliegenden Beschreibung angegebenen Strukturformeln der erfindungsgemäß
eingesetzten Silane auch die Substitution der Verbrückungseinheiten, soweit diese nicht ausdrücklich
ausgeschlossen wird, beispielsweise durch den Ausdruck »unsubstituierter zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest«.
Spezielle Beispiele für erfindungsgemäß bevorzugt verwendbare Epoxia-Endgruppen aufweisende Silane
sind die nachstehenden Verbindungen der allgemeinen Formeln
CH2 CH-(R^ A_m Si(OR'),,,
\_JH R h L111 Si(ORX
in denen der Rest R einen nicht-hydrolysierbaren zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest (aliphatisch, aromatisch
oder aliphatisch und aromatisch) mit höchstens 20 Kohlenstoffatomen bedeutet oder einen zweiwertigen
Rest von höchstens 20 Kohlenstoffatomen, bestehend aus C, H, N, S und O-Atomen (es können
ausschließlich die vorstehenden Atome im Kohlenwasserstoffgerüst der zweiwertigen Reste auftreten), wobei
die letzteren in Form von Ätherbrücken vorliegen. Im Kohlenwasserstoffgerüst der zweiwertigen Kohlenwasserstoffreste
können keine zwei damit verbundenen Heteroatome benachbart sein. Das Zeichen η hat den
Wert 0 oder bedeutet eine ganze Zahl von 1 bis 10, R' bedeutet einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest von
höchstens 10 Kohlenstoffatomen, einen Acylrest von höchstens 10 Kohlenstoffatomen oder einen Rest der
allgemeinen Formel
(CH2CH2O)4Z
in der k eine ganze Zahl darstellt und einen Wert von mindestens 1 hat und Z einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest
von höchstens 10 Kohlenstoffatomen oder ein Wasserstoffatom bedeutet, und m hat den Wert 1 bis
3.
In den erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzten Epoxy-Silanen der vorstehenden allgemeinen Formel
bedeutet R einen zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest wie einen Methylen-, Äthylen-, Decalen-, Phenylen-,
Cyclohexylen-, Cyclopentylen-, Methylcyclohexylen-, 2-Äthylbutylen- oder einen Allenrest oder einen
Ätherrest, wie einen Rest der nachstehenden Formel
-CH2-CH2-O-CH2-CH2
(CH2-CH2O)2-CH2-CH2-
(CH2-CH2O)2-CH2-CH2-
55
60
-O — CH2-CH2-
CH2O-(CH2),-
R' einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest von höchstens 10 Kohlenstoffatomen, wie einen Methyl-,
Äthyl-, Isopropyl-, Butyl-, Vinyl- oder Alkylres' oder einen Acvlrest mit höchstens 10 Kohlenstoffatomen, wie
einen Formyl-, Acetyl- oder Propionylrest oder einen Rest der allgemeinen Formel
(CH2CH2O)4Z
in der k eine ganze Zahl von mindestens 1, beispielsweise 2, 5 oder 8 bedeutet und Z ein Wasserstoffatom oder einen aliphatiscnen Kohlenwasserstoffrest von höchstens 10 Kohlenstoffatomen darstellt, beispielsweise eine Methyl-, Äthyl-, Isopropyl-,
in der k eine ganze Zahl von mindestens 1, beispielsweise 2, 5 oder 8 bedeutet und Z ein Wasserstoffatom oder einen aliphatiscnen Kohlenwasserstoffrest von höchstens 10 Kohlenstoffatomen darstellt, beispielsweise eine Methyl-, Äthyl-, Isopropyl-,
Butyl-, Vinyl- oder Allylgruppe.
Weiterhin können außer den vorstehend beschrieDenen Silanen in den erfindungsgemäßen Beschichtungsfilmen
auch die Hydrolyseprodukte oder Prekondensate der Silane eingesetzt werden. Diese Hydrolyseprodukte
ίο können durch teilweise oder vollständige Hydrolyse der
Silan OR'-Reste hergestellt werden. Der Ausdruck »Prekondensate« umfaßt Siloxane, in denen einige oder
sämtliche Siliciumatome durch Sauerstoffatome verbunden sind. Nachstehend sind einige erfindungsgemäß
ι ■) bevorzugt eingesetzte Epoxid-Endgruppen aufweisende
Silanverbindungen angegeben:
H2C
H2C
H2C-
H2C
H2C-
H2C
CH-CH2-O-CH2-CH2-Si(OC2Hj)3
CH-CH2-CH2-Si(OOCCHj)3
-CH-CH2-CH2-Si(OCH2-CH = CH2),
CH-Si(OC3H7)3
-CH-
-Si(OCH2CH2OH)3
H2C CH-(CH2),-Si[O(CH3CH2O)5CH3I3
-CH-< H >—Si(OCH3),
/ \
CH2 CH-CH2-
CH2 CH-CH2-
CH2-CH2-Si(OCH2CH2OCHj)3
CH3 H2 OC2H5 OC2H5
C—■<{ V-O-C-Si-O-Si-CH2-O-
CH3 OCHj OC2H5
(CH2 = CH)-Si
CH CH2)
SM C H
CH2
/
CH2
CH2
CH
-CH2-CH2-Si(OCHj)3
CH1 — CH2 — CH2
-CH
CH3
-CH — CH2Si(OC2Hs)3
H3C
— CH-CH2-C —CH2-Si(OCH,),
CH,
CH
CH-Si(OCHj)3
CH
CH,
/
CH2
CH2
CH3
H2C
CH-CH2-CH2-Si(OCHj)2
CH2
-CH-(Rt
in der der Rest Rdie Gruppe —CH2-,der Rest R'einen
Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, das Zeichen η den Wert 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 6,
und m den Wert 3 hat
Die Herstellung der meisten der vorstehenden Verbindungen ist in der US-PS 31 31 161 beschrieben.
Die in den erfindungsgemäßen Beschichtungsfilmen enthaltenen Epoxy-Endgruppen aufweisenden Silane
können weiterhin mit feuchtigkeitsempfindlichen Verbindungen, welche mit den Epoxy-Silanen eine dichte
Matrix bilden können, sowie mit Comonomeren und verschiedenen Additiven modifiziert werden, wobei die
erfindungsgemäßen Beschichtungsfilme entstehen.
Beispiele für feuchtigkeitsempfindliche Verbindungen,
die die Fähigkeit haben, mit den erfindungsgemäß eingesetzten Epoxy-Silanen eine dichte Matrix zu
bilden, sind Verbindungen der allgemeinen Formel
in der M die Elemente Si, AL Zr oder Ti bedeutet, der
CH3
3o
Besonders bevorzugt verwendbare Epoxid-Endgruppen aufweisende Silane weisen die nachstehende
Formel auf
50
Rest R einen Kohlenwasserstoffrest mit höchstens 10 Kohlenstoffatomen oder einen Rest bestehend aus
Wasserstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff mit höchstens 20 Kohlenstoffatomen darstellt, der Rest R' einen Alkyl-
oder Acylrest mit höchstens 10 Kohlenstoffatomen bedeutet, m den Wert 0, 1, 2 oder 3 und η entsprechend
die Werte 4, 3, 2 oder 1 aufweist. Diese vorstehenden Verbindungen können entweder in Form ihrer Prekondensate
oder in manchen Fällen in ihrer monomeren Form eingesetzt werden. Sie bilden mit Epoxy-Silanen
unter Erzeugung abriebfester Beschichtungen eine dichte Matrix. Spezielle Beispiele für erfindungsgemäß
bevorzugt verwendbare feuchtigkeitsempfindliche Verbindungen sind:
Si(OC2Hs)4 CH3Si(OC2Hs)3
(CHjJ2SKOC2H5)I (CHj)3Si(OC2H5)
(CH3SCH2CHj)3-SiOC2H5
C6H5Si(OC2Hs)3 CH2=CHSi(OAC)3
(C6H5CHjSCH2CHj)jSi(OCH3)2
CH3C6H5SCH2(CH3)CHSi(OC2Hs)J
CH2=CHCOO(CHj)3Si(OCH)3
CH2=CH(C2H5)COOCH2Si(OC2Hs)3
(C4H9O)4Ti Ti(O C3H7),
Al(OC4H,), (C2Hs)2Al(OC2H5)
(C3H7O)4Zr
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, als weitere copolymerisierbare Verbindungen solche Comonomeren
einzusetzen, die der kationischen Polymerisation zugänglich sind, beispielsweise StyroL MethylstyroL
Vinylamide oder Vinyläther. Besonders bevorzugt sind
Epoxidverbindungen, wie 1,4-Butandiol-diglycidyläther,
Diglycidyläther des Bisphenol A sowie
COOCH2
Die vorstehend beschriebenen Verbindungen können mit den Epoxid-Endgruppen aufweisenden Silanen
copolymerisiert werden. Im allgemeinen sind in den κι
erfindungsgemäßen Beschichtungsfilmen sämtliche Verbindungen geeignet, die zur Copolymerisation mit
einer Epoxid- oder Silan-Funktionseinheit verwendbar sind.
Das als Grundlage der erfindungsgemäßen Beschichtungsfilme dienende Polymerisationssystem kann zur
Erzeugung bestimmter erwünschter Eigenschaften mit verschiedenen Additiven versetzt werden. Spezielle
Beispiele für verwendbare Additive sind Farbstoffe. Metallpulver, Metalloxide, leitfähige Verbindungen,
Verlaufmittel, die Flließfähigkeit beeinflussende Mittel sowie UV-Absorber, weiterhin funktionell Verbindungen,
wie magnetische Teilchen und viele andere zu bestimmten Zwecken dienende Verbindungen.
Die Bildung der partiell ausgehärteten Beschichtungen als Zwischenprodukte kann entweder unter
Verwendung geringer Mengen Katalysatoren oder durch Einsatz schwacher Katalysatoren, die nicht dazu
fähig sind, eine vollständige Aushärtung der Epoxy-Endgruppen enthaltenden Silane zu bewirken, erfolgen.
Beispiele für bevorzugt verwendbare starke Katalysatoren, die in geringer Menge eingesetzt werden müssen,
sind die in der BE-PS 8 39 262 erwähnten Sulfon- und Sulfonylkatalysatoren, die in der AU-PS 4 83 792
benannten Metallester und die aus der US-PS 39 55 035 hervorgehende Perchlorsäure. Spezielle Beispiele für
bevorzugt verwendbare schwächere Katalysatoren sind Verbindungen, wie BF3, BF3-Komplexe und SbCIs.
Beispiele für Katalysatoren, die erfindungsgemäß zum endgültigen Aushärten eingesetzt werden können,
sind sämtliche zum Erzielen abriebfester Beschichtungen bekannte Katalysatoren. Vorzugsweise werden je
nach Verwendungsart in den partiell ausgehärteten Produkten die stärkeren oder aktiveren Katalysatoren
eingesetzt. Keine der aktiven Katalysatoren können beispielsweise in den Beschichtungsfilmen während der
Aushärtung in solchen Mengen eingesetzt werden, daß dadurch ein vollständiges Aushärten des Monomeren
bewirkt würde. Dagegen können diese in latent wirksamer Form vorliegenden Katalysatoren während
des Verformungsvorgangs aktiviert werden, um die Aushärtung zu vervollständigen. Die Zugabe aktiver
Katalysatoren in das partiell ausgehärtete Reaktionssystem kann nur dann erfolgen, wenn die Katalysatoren in
geeigneter Weise latentisiert wurden. Unter dem Ausdruck »in geeigneter Weise latentisiert« wird die
Tatsache verstanden, daB die Katalysatoren durch eine bestimmte und wirksam an ihnen vorgenommene
Behandlung wieder aktiviert werden können. Beispielsweise durch Hitze, Strahlung (vorzugsweise UV-Strahlung
oder Licht) oder durch einige weitere Aktivierungsvorgänge, die in der Lage sind, in die partiell
ausgehärtete Beschichtung einzudringen. Besonders bevorzugte Beispiele für die erfindungsgemäß verwendbaren
latent wirksamen Katalysatoren sind die Salze hochfhiorierter ADcylsulfonylsäuren oder Alkylsulfonsäuren,
beispielsweise die Ammonium-, organischen quaternären Ammonium-, heterocyclischen (z. B. Morpholin-)
und Schwermetall-Salze. Diese Katalysatoren sind in der vorstehend erwähnten BE-PS 8 39 262
beschrieben. Beispiele für die vorstehend erwähnten Salze sind in den nachstehenden US-PS beschrieben:
37 58 531; 37 04 311; 37 58 593; 37 58 591 und 37 58 592.
Weitere Beispiele für bevorzugt erfindungsgemäß verwendbare latent wirksame Katalysatoren sind die
aus der GB-PS 14 65 559 bekannten Diazoniumsalze der Bis-(fluorierten Alkylsulfonyl)-methide. Diese latent
wirksamen Katalysatoren lassen sich im Polymersystem durch Licht aktivieren. Vorzugsweise entstehen aus den
latent wirksamen Katalysatoren die Bis-(hochfluorierten AlkylsulfonyI-)-Protonsäuren oder die hochfluorierten
Alkylsulfonsäuren oder die Anionen dieser Säuren.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiele 1 bis 52
In den nachstehenden Beispielen werden die Monomeren mit dem latent wirksamen Katalysator und
anschließend mit dem geeigneten aktiven Katalysator in den angegebenen Zugabemengen vermischt und dann
durch 2 Minuten Erhitzen in einem luftgeheizten Ofen bei 65° C ausgehärtet. Der Aushärtungsgrad wird durch
Aufbringen eines runden Whatman-Filterpapiers mit einem Durchmesser von 4,25 cm auf die Beschichtung,
anschließendes Befeuchten des Filterpapiers mit Dichlormethan, Bedecken des angefeuchteten Papiers mit
einer durchsichtigen Kunststoffplatte und schließlich durch Messung der Zeit bis zum erfolgten sichtbaren
Angriff auf der Oberfläche der Beschichtung, gemessen. Die bis zum erfolgten Angriff gemessene Zeitdauer
steht in direktem Zusammenhang mit dem Polymerisationsgrad oder der Aushärtung der Beschichtung. Bei
den erfindungsgemäß verwertbaren Aushärtungen erfolgt der Lösungsmittelangriff erst nach 15 Sekunden,
vorzugsweise 20 Sekunden, und muß andererseits nach 450 Sekunden, vorzugsweise 300 Sekunden, erfolgt sein.
Ein zu schneller Lösungsmittelangriff würde anzeigen, daß noch eine weitere Aushärtung notwendig ist,
während eine zu lange Angriffszeit bedeutet, daß die Beschichtung zur mechanischen Weiterverarbeitung
nicht geeignet ist, wie es das Ziel der vorliegenden Erfindung darstellt In den nachfoigenden Beispielen
und im Lösungsmittelangriffstest wurde die Beschichtung auf eine Polyäthylenterephthalat-Folie aufgebracht
und hatte nach der Trocknung eine Dicke von 0,0051 mm.
Die in den nachstehenden Beispielen eingesetzten aktiven Katalysatoren werden unter folgenden Verbindungen
ausgewählt:
A. (CF3SO2J2CH2
B. (CF3SO2J2CHC6H5
C (CF3SO2)^HBr
C (CF3SO2)^HBr
D. Tetraisopropyltitanat
E. Tetrabutyltitanat
Der Einsatz aller aktiven Katalysatoren erfolgt in Form ihrer lOprozentigen (Gewichtsprozent) Lösungen
in Äthylacetat, mit Ausnahme der Katalysatoren D und E, die in flüssiger Form eingesetzt werden.
Die in den nachstehenden Beispielen verwendeten Epoxy-Endgruppen enthaltenden Silane sind:
I. y-Glycidoxypropyltrimethoxysilan
CH2
\
\
II. Ein Prekondensatz von I, hergestellt durch Abdestillieren flüchtiger Bestandteile aus dem Monomeren
in Gegenwart von HCl, Äthanol und Wasser und
CH2-CH2-Si-(OCH1).,
Als latent wirksame Katalysatoren werden eingesetzt:
a) das Ammoniumsalz von A,
b) das Morpholinsalz von A,
c) das Nickelsalz von A, oder
d) das Silbersalz von A.
Jedes der vorstehenden Salze wird in Form einer lOprozentigen (Gewichtsprozent) Lösung in Äthylacetat
eingesetzt. Die Ergebnisse sind nachstehend angeführt. In allen Beispielen werden 10 g der
vorstehenden bezeichneten Epoxy-Endgruppen aufweisenden Silane und 0,2 g des latent wirksamen Katalysators
in Salzform verwendet.
Beispiel | Katalysator | Lsg. bzw. | Silan, lOg | KaL-SaIz, 2 g | Zeil bis zum |
Fluss, (g) | sichtbaren | ||||
Angriff | |||||
1 | 2,5 | A | I | a | 6 min |
2 | 1,2 | A | I | a | 45 s |
3 | 0,45 | A | I | a | 20 s |
4 | 0,075 | A | I | a | 10 s |
5 | 2,5 | B | I | a | > 10 min |
(zu hart) | |||||
6 | 1,2 | B | I | a | 60s |
7 | 0,45 | B | I | a | 45 s |
8 | 0,075 | B | I | a | 30 s |
9 | 2,5 | C | I | a | >10min |
(zu hart) | |||||
10 | 1,2 | C | I | a | 60s |
11 | 0,45 | C | I | a | 30 s |
12 | 0,075 | C | I | a | 15 s |
13 | 2,5 | D | I | a | > 10 min |
(zu hart) | |||||
14 | 1,2 | D | I | a | 90s |
15 | 0,45 | D | I | a | 60s |
16 | 0,075 | D | I | a | 45 s |
17 | 2,5 | E | I | a | 7 min |
18 | 1,2 | E | I | a | 60s |
19 | 0,45 | E | I | a | 15 s |
20 | 0,075 | E | I | a | 10 s |
21 | 2,5 | A | I | C | > 10 min |
(zu hart) | |||||
22 | 1,2 | A | I | C | 2 min |
23 | 2,5 | B | 1 | C | > 10 min |
(zu hart) | |||||
24 | 0,075 | B | I | C | 15 s |
25 | 2,5 | C | I | C | > 10 min |
(zu hart) | |||||
26 | 0,075 | C | I | C | 20 s |
27 | 2^ | D | I | C | > 10 min |
(zu hart) | |||||
28 | 0,075 | D | I | C | 45 s |
29 | 2JS | E | I | C | 4 min |
30 | 0,075 | E | I | C | 15 s |
31 | 1,2 | A | π | a | 2 min |
32 | U | B | II | a | 30 s |
33 | 1,2 | C | π | a | 60s |
34 | 12 | D | π | a | 40s |
13 | Lsg. bzw. | 27 44 184 | Kat.-Salz, 2g | 14 | |
Fortsetzung | Katalysator | 7.eil bis zum | |||
Beispiel | Fluss, (g) | E | Silan, 10g | a | sichtbaren |
E | a | Angriff | |||
2,5 | A | d | 5 min | ||
35 | 0,075 | B | II | d | 5 s (zu weich) |
36 | 1,2 | C | II | d | 2 min |
37 | 1,2 | D | II | d | 2 min |
38 | 1,2 | E | Il | d | 90s |
39 | 1,2 | E | II | d | 3 min |
40 | 2,5 | A | II | a | 3 min |
41 | 0,075 | B | Il | a | 5 s (zu weich) |
42 | 1,2 | C | II | a | 90s |
43 | 1,2 | D | III | a | 2 min |
44 | 1,2 | E | III | a | 2 min |
45 | 1,2 | A | III | b | 2 min |
46 | 1,2 | B | IH | b | 60s |
47 | 1,2 | C | IU | b | 90s |
48 | 1,2 | D | IH | b | 2 min |
49 | 1,2 | E | III | b | 60s |
50 | 1,2 | III | 2 min | ||
51 | 1,2 | IH | 45 s | ||
52 | III | ||||
Aus den vorstehenden Beispielen gehen die notwendigen relativen Zugabemengen an aktiv wirksamen
Katalysatoren hervor, die erforderlich sind, um die Epoxy-Endgruppen aufweisenden Silane in ausreichender
Weise bis zu einem solchen Ausmaß auszuhärten, daß sie noch zur Weiterverarbeitung geeignet sind. Je
nach der Aktivität des eingesetzten Katalysators und der Art des verwendeten Monomeren werden verschiedene
Zugabemengen eines jeden notwendig sein, um den Grad der Aushärtung zu bestimmen. Obzwar sich
die vorstehenden Beispiele konkret nur auf Wirkungen in homogenen Systemen beziehen, erweisen sich
Comonomeren- und Copolymeren-Systeme abriebfester Beschichtungen, die Epoxy-Endgruppen-Silane
enthalten, als ebenso nützlich. In derartigen Systemen ist ein Mindestgehalt von 15 Gewichtsprozent, vorzugsweise
mindestens 50 Gewichtsprozent, von Verbindungen erforderlich, die sich aus Epoxy-Endgruppen
enthaltenden Silanen ableiten. Die restlichen Zusätze in diesen Systemen können sich aus polymeren Additiven
(höchstens 10%) und copolymerisierbaren Verbindungen zusammensetzen. Additive geben den Polymerisationssystemen
unterschiedliche Eigenschaften, jedoch bestehen diese Systeme zu höchstens 85 Gewichtsprozent
aus den copolymerisierbaren Verbindungen. Epoxy-Kunstharze stellen die allgemein bevorzugten
Comonomeren dar.
Die enthaltene Menge des latent wirksamen Katalysators soll ausreichen, um die Beschichtungen während
mindestens 10 Minuten gegenüber dem Lösungsmittelangriffstest
widerstandsfähig zu machen.
Aus den nachstehenden Beispielen geht die Brauchbarkeit der partiell ausgehärteten Beschichtungen bei
den anschließenden Verformungsverfahren hervor.
Eine 0,25 mm dicke Celluloseacetat-butyratfolie wird
mit einem Gemisch von 1,2 g Tetraisopropyltitanat, 10,0 g y-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und 0,12 g des
Ammoniumsalzes von Bis-(trifluormethylsulfonyl)-methan
in 1,08 g Äthylacetat bis zu einer Schichtdicke von 0,08 mm feucht messerbeschichtet. Anschließend wird
der Beschichtungsfilm 2 Minuten bei 65° C gehärtet, worauf er bei Raumtemperatur 24 Stunden gelagert
wird. Der Angriff von Dichlormethan erfolgt bei dieser
Beschichtung in 90 Sekunden.
Die Verformung des erhaltenen Beschichtungsfilms erfolgt durch Verpressen unter Hitze bei einem Druck
von 34,3 bis 1143 N/cm2 und einer anfänglichen
Temperatur von 137° C, die später auf 47° C gesenkt
wird, wobei die Preßdauer 7 Minuten beträgt. Die Beschichtung wird gegen eine glatte verchromte
Rückplatte gepreßt und der Celluloseacetat-butyratschichtträger
wird gegen eine Nickelplatte mit linearer Stufenlinsenanordnung gepreßt Die entstandene Beschichtung
widersteht einem Dichlormethan-Angriff für über 10 Minuten. Der entstandene Beschichtungsfiim
weist hervorragende optische Eigenschaften auf.
Sofern unter Verwendung der identischen Beschichtungszusammensetzung
und des gleichen Schichtträgers die Verformung nach vollständiger Aushärtung erfolgt,
weisen die derart hergestellten Beschichtungsfilme feine Brüche und Risse in der Deckschicht auf, wodurch die
Beschichtungen unzureichend werden.
Gemäß Beispiel 53 erfolgt eine Beschichtung und Trocknung unter Verwendung eines Gemisches von
0,12 g Bis-(trifluormethylsulfonyl)-methan, 1,08 g Äthylacetat
10,0g
CH2CH2SKOCH3)S
und 2,0 g des Morpholinsalzes von Bis-{trifluonnethylsulfonyl)-methan.
In der entstandenen partiell ausgehärteten Beschichtung erfolgt ein Dichlormethan-Angriff
nach 90 Sekunden. Gemäß den Preßbedingungen in
Beispiel 53 wird die entstandene beschichtete Folie in einer Form für gekrümmte Brillenlinsen verformt Die
entstandenen gekrümmten und verformten abriebfesten Brillenlinsen zeigen keilen Lösungsmittelangriff nach
10 Minuten und weisen hervorragende optische Eigenschaften auf.
Sofern bei einer identischen Zusammensetzung vor dem Verpressen eine vollständige Aushärtung erfolgt,
weisen die ausgehärteten Gegenstände feine Risse in der Beschichtung auf.
Ein 0,25 mm dicker aus einer Celluloseacetat-Butyral-Foüe
bestehender Schichtträger wird bis zu einer Schichtdicke von 0,005 mm mit einem Gemisch von 10g
Celluloseacetat-butyrat und 0,12 g des Ammoniumsalzes von Bis-(trifluormethylsulfonyl)-methan in 1,08 g
Äthylacetat beschichtet und anschließend an der Luft getrocknet Die entstandene Beschichtung wird sodann
mit einem weiteren Gemisch von 10 g y-Glycidoxypropyltrimethoxysilan
und 0,4 g Tetraisopropyltitanat bis zu einer feuchten Schichtdicke von 0,08 mm mit dem
Messer beschichtet und sodann 2 Minuten bei 65=C getrocknet. Der so entstandene Beschichtungsfilm wird
nach 90 Sekunden durch Dichlormethan angegriffen. Sofern die Verformung anschließend gemäß den
Beispielen 53 und 54 erfolgt, widersteht die auf diese Weise erhaltene verformte Beschichtung dem Lösungsmittelangriff
über 10 Minuten. Dies zeigt, daß der eingesetzte Katalysator die Fähigkeit zum Transport
aus der durch Hitze erweichbaren Bindemittelschicht aufweist.
130 235/223
Claims (6)
1. Partiell ausgehärtete Beschichtungsfilme, auf der Grundlage von mindestens 15 Gewichtsprozent
Silanen mit Epoxy-Endgruppen sowie gegebenenfalls feuchtigkeitsempfindlichen Verbindungen, die
mit den Epoxy-Silanen eine dichte Matrix bilden können, und/oder kationisch poiymerisierbaren
Comonomeren und/oder üblichen Additiven zur Erzeugung bestimmter gewünschter Eigenschaften,
dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem solchen Ausmaß ausgehärtet worden sind, daß ein
sichtbarer Angriff durch Dichlormethan nach 15 bis 450 Sekunden erfolgt, wobei die Messung auf die
Weise erfolgt daß man
A) ein rundes Filterpapier mit einem Durchmesser von 4,25 cm auf den Beschichtungsfilm aufbringt
B) das Filterpapier gründlich mit Dichlormethan befeuchtet
C) auf das befeuchtete Filterpapier eine Klarsicht-Kunststoffabdeckung
aufbringt und
D) die Zeit bis zum sichtbaren Angriff auf den Beschichlungsfilm mißt
und die Beschichtungsfilme
a) eine ausreichende Menge eines latent wirksamen Katalysators enthalten, um bei Aktivierung
des Katalysators eine derartige Aushärtung des Beschichtungsfilms zu bewirken, daß in den
ausgehärteten Beschichtungsfilmen ein Angriff von Dichlormethan unter den vorstehenden
Bedingungen nach über 10 Minuten erfolgt oder
b) eine unmittelbar mit ihnen verbundene thermoplastische Polymerschicht aufweisen, die eine
ausreichende Menge Katalysator enthält, damit beim Erhitzen auf eine zum Erreichen des
Katalysatortransports in den partiell ausgehärteten Beschichtungsfilm genügend hohe Temperatur
in dem partiell ausgehärteten Beschichtungsfilm eine derart vollständige Aushärtung
bewirkt wird, daß in dem ausgehärteten Beschichtungsfilm ein Angriff von Dichlormethan
unter den vorstehenden Bedingungen nach über 10 Minuten erfolgt.
2. Beschichtungsfilme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der latent wirksame Katalysator
und der in der mit dem Beschichtungsfilm verbundenen thermoplastischen Polymerschicht
enthaltenden Katalysator ein Salz einer hochfluorierten Alkylsulfonylsäure oder hochfluorierten
Aikylsulfonsäure darstellt. "
3. Beschichtungsfilme nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Salz ein Ammonium-,
organisches Amin- oder Metallsalz darstellt.
4. Beschichtungsfilme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Silane mit Epoxidendgruppen
durch Gegenwart eines Metallesters teilweise ausgehärtet sind.
5. Beschichtungsfilme nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metall-Ester einen Titanat-Ester
darstellt.
6. Beschichtungsfilme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger aus einem
thermoplastischen Kunstharz besteht.
35
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