DE2855792B1 - Pigmentfreie wäßrige Beschichtungsmasse - Google Patents
Pigmentfreie wäßrige BeschichtungsmasseInfo
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Description
Das Aufkommen leichter Kunststoffe hat zu einem Ersatz von Glas durch derartige Kunststoffe bei
zahlreichen Anwendungsarten geführt Im Laufe der letzten Jahre wurden mehrere Kunststoffe entwickelt
die zur Herstellung von Fenstergläsern, Linsen, Windschutzscheiben oder Flugzeuginnenraumverkleidungen, insbesondere Flugzeuginnendecken, verwendet
werdea Derartige Kunststoffe verfügen zwar über eine Reihe hervorragender Eigenschaften, sind jedoch zu
wenig kratzfest Ein Beispiel hierfür ist die Zerstörung der Kunststoffgläser von Sonnenbrillen durch den
täglichen Gebrauch, da solche Brillen häufig vom 4n Gesicht abgenommen und mit der Glasseite auf harte
Träger gelegt werden.
Zur besseren Ausnutzung der vorteilhaften Eigenschaften der heutigen Kunststoffe müssen solche
Kunststoffe daher kratz- und abriebfest gemacht « werden.
Um die Oberflächen von Materialien, wie beispielsweise von Materialien aus Polycarbonaten, besonders
abriebfest zu machen, werden die Oberflächen derartiger Kunststoffe bereits mit sehr dünnen Überzügen aus
organischen Harzen oder Silikonharzen versehen. Ziel dieser Maßnahmen ist es, den jeweiligen Kunststoffträger hierdurch abriebfest zu machen, ohne daß dabei
seine optischen Eigenschaften verlorengehen.
Eine derartige organische Oberflächenbeschichtung geht beispielsweise aus US-PS 40 18 941 hervor. Eine
solche organische Beschichtung wird aus Polyolen und Urethanen hergestellt und über Melaminvernetzer
gehärtet Die hierdurch erhaltene Melaminbeschichtung ergibt zwar ein gewisses Ausmaß an Abriebverbesse- so
rung, wird jedoch durch die Einwirkung der Atmosphäre beeinträchtigt, so daß sie schließlich immer schlechter
wird.
In Anbetracht dieses Verhaltens derartiger Beschichtungen wurden Silikonbeschichtungen entwickelt, die
über eine gute Wetterbeständigkeit verfügen. Hierzu geeignete Harze gehen aus US-PS 33 89 114,33 89 121,
36 34 321.36 42 698 und 39 35 346 hervor. In der zuletzt
genannten US-PS wird ein VeriFahren zur Herstellung
einer abriebfesten Beschichtung aus einem alkylierten Melamin-Formaldehyd-Harz und einem Hydrolysat von
CH3Si(OR)3 beschrieben. Diese: Harze verfugen alle
über eine gute Wetterfestigkeit, weisen jedoch nur eine mittelmäßige Abriebfestigkeit auf.
Es sind auch bereits Siloxanharze entwickelt worden,
die in einem niedrigeren Ausmaß durch organische Substituenten substituiert sind. Die hiernach erhaltenen
Beschichtungen sind hart und daher gut abriebfest Derartige Harze werden in US-PS 39 86 997 beschrieben. Die daraus hervorgehenden Harze sind sehr
vielseitig einsetzbare Materialien, und sie werden duner zur Bildung abriebfester Beschichtungen auf einer Reihe
von Trägern verwendet, bei denen man eine gute Abriebfestigkeit braucht Leider haben diese bekannten
Harze jedoch den Nachteil, daß sie gerne inflexibel sind, so daß entsprechende Beschichtungen hieraus unter
bestimmten Umständen zerspringen. ·
Es ist weiter bekannt, daß sich Siloxanharzbeschichtungen flexibel machen lassen, wenn man in die zur
Herstellung des jeweiligen Han:es verwendete Formulierung ein dimethylgruppenhaltiges hydrolysierbares
Silan einarbeitet (CA-PS 10 15 JI88). Durch die Gegenwart von Diinethylsiloxan in Siloxanharzen wird nun die
Beschichtung leider auch oft weich gemacht, so daß ihre
Abriebfestigkeit abnimmt Das obige Verfahren zur Herstellung entsprechender Siloxanharze würde sich
daher zur Bildung einer abriebfesten und gleichzeitig flexiblen Beschichtung nicht anbieten.
Gebraucht wird zur Lösung des anstehenden Problems in erster Linie eine wetterbeständige,
abriebfeste, flexible und klare Beschichtung.
Es wurde nun ein Weg gefunden, durch den sich die Flexibilität von Siloxanharzen mit niedrigem Gehalt an
organischen Substituenten verbessern läßt, ohne daß hierdurch die Abriebfestigkeit der Beschichtung zu sehr
beeinträchtigt wird.
Es werden somit vorliegend Maßnahmen zur Verbesserung der Flexibilität der aus obiger US-PS
39 86 997 bekannten Siloxanharze beschrieben. . '
Eine derartige Verbesserung der Flexibilität läßt sich erreichen, indem man die ursprüngliche Formulierung
zur Herstellung der aus der letztgenannten US-PS bekannten Siloxanharze in einem bestimmten Ausmaß
mit einer Monophenylsilsesquioxanstruktur versieht
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die Einarbeitung von C6H5Si(OH)3 in die aus US-PS
39 86 997 hervorgehenden Siloxanharze die Flexibilität dieser Harze verbessert, ohne daß hierdurch die
Abriebfestigkeit der gehärteten Beschichtung wesentlich beeinträchtigt wird.
Gegenstand der Erfindung ist demnach eine pigmentfreie wäßrige Beschichtungsmasse aus einer Dispersion
von kolloidalem Siliciumdioxid in einer Lösung aus einem niederen aliphatischen Alkohol und Wasser oder
aus einer Dispersion von kolloidalem Siliciumdioxid in einer Lösung aus Etherestern von Ethylenglykol oder
Propylenglykol und Wasser des Teilkondensats eines Silanols der Formel RSi(OH)3, worin R für Alkylreste
mit 1 bis einschließlich 3 Kohlenstoffatomen steht, wobei wenigstens 70 Gewichtsprozent des Silanols als
CH3Si(OH)3 vorliegen, und die Beschichtungsmasse 10
bis 50 Gewichtsprozent Feststoffe aus 10 bis 70 Gewichtsprozent kolloidalem Siliciumdioxid und 30 bis
90 Gewichtsprozent des obengenannten Teilkondensats sowie ferner eine solche Menge einer Säure enthält, daß
sich ein pH-Wert im Bereich von 23 bis 6,0 ergibt, die
dadurch gekennzeichnet ist, daß im Teilkondensat des
Silanols der Substituent R zusätzlich auch für den
Phenylrest steht und wenigstens 1 Gewichtsprozent dieses Silanols als C6H5Si(OH)3 vorliegt
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme lassen sich Siloxanharze mit niedrigem Substitutionsgrad nicht nur
flexibel machen, sondern man kann den Flexibilitätsgrad solcher Harze auch entsprechend steuern, indem man
einfach die Menge des der Formulierung zugesetzten Monophenylsilanols steuert, und dies bedeutet, daß das
Ausmaß der hierdurch der gehärteten Beschichtung aus dem Harz übertragenen Flexibilität linear abhängig ist
von der Monophenylsilanolmenge, die der Formulierung jeweils zugesetzt wird. Anhand der zugesetzten
Menge an Monophenylsilanol läßt sich auf diese Weise die Steuerung der Flexibilität auf ± 5% abschätzen.
Zur Beeinflussung der Flexibilität braucht man wenigstens 1 Gewichtsprozent C8H5Si(OH)3, bezogen
auf das Gesucht der in der Formulierung vorhandenen Gesamtmenge an RSi(OH)3. Es kann mit bis zu 30
Gewichtsprozent C6H5Si(OH)3 gearbeitet werden. Bei
Gewichtsmengen an C6HsSi(OH)3 von über 30 Gewichtsprozent bleibt jedoch die erforderliche Abriebfestigkeit im allgemeinen nicht erhalten, obwohl sich auch
durch solch hohe Gewichtsmengen die Flexibilität natürlich weiter erhöht
Die vorliegend verwendeten Siloxanharze werden nach Methoden hergestellt, wie sie aus US-PS 39 86 977
bekannt sind, wobei der einzige Unterschied dazu darin besteht, daß man das C6H5Si(OCH3)S vor der Hydrolyse
und vor dem Kontakt mit dem kolloidalen Siliciumdioxid jeweils mit einer geeigneten Menge CH3Si(OH)3
vermischt Vor dem Vermischen mit dem CH3Si(OH)3
kann man das C$HsSi(OCH3)3 vorhydrolysieren, wodurch sich jedoch kein wesentlicher Vorteil ergibt
Das Siliciumdioxid liegt in der vorliegenden Masse als kolloidales Siliciumdioxid vor. Wäßrige kolloidale
Siliciumdioxidsuspensionen haben im allgemeinen Teilchengrößen mit einem Durchmesser von 5 bis 150
Millimikron. Solche Siliciumdioxidsuspensionen können nach bekannten Methoden hergestellt werden und sind
auch im Handel erhältlich. Vorzugsweise verwendet man kolloidales Siliciumdioxid mit einer Teilchengröße
von 10 bis 30 Millimikron, da sich hierdurch stabilere Dispersionen und Überzüge mit besseren optischen
Eigenschaften ergeben. Kolloidale Siliciumdioxide dieser Art enthalten praktisch weder Na2O noch sonstige
Alkalimetalloxide, und dies bedeutet, daß sie im allgemeinen weniger als 2 Gewichtsprozent, vorzugsweise weniger als 1 Gewichtsprozent, NajO enthalten.
Es gibt diese kolloidalen Siliciumdioxide sowohl als saure als auch als basische Hydrosole. Kolloidales
Siliciumdioxid unterscheidet sich von anderen in Wasser dispergierbaren Formen von SiO2, wie Lösungen aus
nichtstückiger Polykieselsäure oder aus Alkalimetallsilikaten, welche erfindungsgemäß nicht geeignet sind.
Das Siliciumdioxid ist in einer Lösung des Siloxanols dispergiert, die in einem Colösungsmittel aus einem
niederen aliphatischen Alkohol und Wasser oder aus einem Etherester und Wasser getragen wird. Beispiele
für geeignete niedere aliphatische Alkohole sind Methanol, Ethanol, Isopropanol oder t-Butylalkohol. Es
können auch Gemische solcher Alkohole verwendet werden. Isopropanol wird als Alkohol bevorzugt, und
bei Verwendung von Alkoholgemischen werden vorzugsweise Gemische mit wenigstens 50 Gewichtsprozent Isopropanol eingesetzt, da sich hierdurch optimal
haftende Überzüge ergeben. Beispiele geeigneter
Etherester sind die Etherester von Ethylenglykol oder
Propylenglykol sowie Analoga solcher Materialien, die aus Propylenglykol hergestellt werden. Das Lösungsmittelsystem sollte etwa 20 bis 75 Gewichtsprozent
Alkohol oder Etherester enthalten, damit sich das SiI-oxanol darin mit Sicherheit löst Gegebenenfalls kann
man auch noch ein weiteres mit Wasser mischbares polares Lösungsmittel, wie Aceton oder Butylcellosolve, in geringer Menge, beispielsweise einer Menge
von nicht mehr als 20 Gewichtsprozent des Colösungsmittelsystems, einsetzen.
Zur Erzielung optimaler Ergebnisse bei der Beschichtung und zur Verhinderung einer sofortigen Gelierung
der Beschichtungsmasse muß eine solche Menge Säure
vorhanden sein, daß sich pH-Werte von 2,8 bis 6,0
ergeben. Zu diesem Zweck eignen sich sowohl organische als auch anorganische Säuren, wie Chlorwasserstoffsäure, Essigsäure, Chloressigsäure, Citronensäure, Benzoesäure, Dimethylmalonsäure, Ameisensäu-
re. Glutarsäure, Glykolsäure, Maleinsäure, Malonsäure,
Toluolsulfonsäure oder Oxalsäure. Die jeweils verwendete Saure hat einen Einfluß auf die Geschwindigkeit
der Silanolkondensation, die ihrerseits wiederum die Lagerbeständigkeit der jeweiligen Beschichtungsmasse
beeinflußt Die stärkeren Säuren, wie Chlorwasserstoffsäure oder Toluolsulfonsäure, ergeben wesentlich
kürzere Lager- und Badbeständigkeiten und erfordern eine kürzere Alterung zur Bildung des beschriebenen
löslichen Teilkondensats. Vorzugsweise setzt man eine
solche Menge einer mit Wasser mischbaren Carbonsäure aus der Gruppe Essigsäure, Ameisensäure,
Propionsäure und Maleinsäure zu, daß sich für die Beschichtungsmasse ein pH-Wert von 4 bis 5,5 ergibt
Die Alkalimetallsalze dieser Säuren ergeben nicht nur
eine gute Badbeständigkeit, sondern sind auch löslich, so
daß diese Säuren zusammen mit Siliciumdioxiden eingesetzt werden können, die wesentliche Mengen,
nämlich Mengen von überO,2% Na2O, an Alkalimetallen oder Alkalimetalloxiden enthalten.
Die vorliegenden Beschichtungsmassen lassen sich einfach herstellen, indem man die Trialkoxysilane, wie
R'Si(OCH3)3, zu kolloidalen Siliciumdioxidhydrosolen
gibt und den pH-Wert des hierdurch erhaltenen Gemisches durch Zusatz der jeweiligen organischen
Säure auf den gewünschten Wert einstellt. Man kann die Säure entweder den Silanen oder dem Hydrosol vor
dem Vermischen der beiden Bestandteile zugeben, sofern die Durchmischung rasch erfolgt. Die zur
Erzielung des gewünschten pH-Wertes erforderliche
Säuremenge ist abhängig von Alkalimetallgehalt des
jeweiligen Süiciumdioxids, sie macht normalerweise jedoch weniger als 1 Gewichtsprozent der Beschichtungsmasse aus. Durch Hydrolyse der Alkoxysubstituenten des Silans entsteht Alkohol, und so werden
beispielsweise durch Hydrolyse von einem Mol -Si(OC2H5J3 drei Mol Ethanol gebildet Je nach dem
prozentualen Feststoffgehalt der gewünschten fertigen Beschichtungsmasse kann man das Ganze noch mit
weiterem Alkohol, Etherester, Wasser oder mit Wasser
mischbarem Lösungsmittel versetzen. Man soll die
Beschichtungsmasse gründlich durchmischen und zur Alterung kurzzeitig stehenlassen, damit sich das
erforderliche Teilkondensat sicher bildet. Die auf diese Weise erhaltene Beschichtungsmasse stellt eine klare
oder nur leicht trübe niederviskose Flüssigkeit dar, die mehrere Tage stabil ist
Die Beschichtungsmasse kann mit gepufferten latenten Kondensationskatalysatoren versetzt werden, wo-
durch sich bei der fertigen Beschichtung eine optimale
Abriebfestigkeit unter Anwendung milderer Härtungsbedingungen erreichen läßt Zu einer Klasse derartiger
latenter Katalysatoren gehören die Alkalimetallsalze von Carbonsäuren, wie Kaliumformtet Eine andere
Klasse latenter Katalysatoren sind die Amincarboxylate und die quaternären Ammoniumcarboxylate. Die
Katalysatoren müssen natürlich im Colösungsmittelsystem löslich oder damit wenigstens mischbar sein. Die
Katalysatoren sind in dem Ausmaß latent, daß sie bei Raumtemperatur die Badbeständigkeit der Beschichtungsmassen nicht wesentlich verkürzen, wobei der
Katalysator beim Erhitzen jedoch dissoziiert und in katalytisch wirksame Bestandteile zerfällt, die die
Kondensation fördern. Der Einsatz gepufferter Katalysatoren dient dem Zweck einer Unterbindung einer
Beeinflussung des pH-Wertes der Masse.
Bestimmte handelsübliche kolloidale Siliciumdioxiddispersionen enthalten freie Alkalimetallbasen, die
während der Einstellung des pH-Wertes mit der organischen Säure reagieren, wodurch in situ die
Carboxylatkatalysatoren gebildet werden. Dies gilt besonders dann, wenn man von einem Hydrosol
ausgeht, das einen pH-Wert von 8 oder 9 hat Die Beschichtungsmassen können durch Zusatz von Carboxylaten katalysiert werden, wie
Benzyltrimethylammoniumacetat
Die Katalysatormenge läßt sich in Abhängigkeit vom gewünschten Härtungszustand variieren, wobei bei
Katalysatormengen von etwa 1,5 Gewichtsprozent der Beschichtungsmasse die Badbeständigkeit jedoch verkürzt und die optischen Eigenschaften der Beschichtung
beeinträchtigt werden können. Vorzugsweise wird daher mit etwa 0,05 bis 1 Gewichtsprozent Katalysator
gearbeitet.
Zur Bildung einer Dispersion mit höchster Stabilität,
die eine gehärtete Beschichtung mit optimalen Eigenschaften ergibt, verwendet man vorzugsweise eine
Beschichtungsmasse mit einem pH-Wert von 4 bis 5, deren Feststoffgehalt 10 bis 35 Gewichtsprozent
beträgt, deren Siliciumdioxidanteil eine Teilchengröße von 5 bis 30 Millimikron hat, deren Teilkondensat
CH3Si(OH)3 oder QH5Si(OH)3 in einer Menge von
35 bis 55 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Feststoffmenge, in einem Colösungsmittel aus
Methanol, Isopropanol und Wasser oder aus CH3COOCh2CH2OCH3 und Wasser oder Etherestern
vorliegt, wobei die Alkohole 30 bis 60 Gewichtsprozent des Colösungsmittelsystems ausmachen, und die als
Katalysator Natriumacetat und/oder Benzyltrimethylammoniumacetat in Mengen von 0,05 bis 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Beschichtungsmasse,
enthält. Die hierbei erhaltenen Beschichtungsmassen sind verhältnismäßig stabil und lassen sich nach
Aufziehen auf einen entsprechenden Träger in verhältnismäßig kurzer Zeit bei Temperaturen von 75 bis
125° C zu einer transparenten und abriebfesten Oberflächenbeschichtung härten.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen lassen sich durch übliche Methoden zur Bildung eines
kontinuierlichen Oberflächenfilmes auf feste Träger aufziehen, beispielsweise durch Fließbeschichtung,
Sprühbeschichtung oder Tauchbeschichtung. Träger aus weichem Kunststoffplattenmaterial ergeben nach entsprechendem Auftrag einer Beschichtung zwar die
stärkste Verbesserung, doch lassen sich die vorliegenden Beschichtungsmassen auch auf andere Träger
aufziehen, wie Holz, Metall, gedruckte Oberflächen, Leder. Glas, Keramik oder Textilien. Die Beschichtungsmassen eignen sich insbesondere zur Bildung von
Beschichtungen auf dimensionsstabilen synthetischen organischen Polymerträgern in Platten- oder Folienform, beispielsweise auf Trägern aus Acrylpolymeren,
wie Poly(methylmethacrylat), Polyestern, wie Polyethylenterephthalat), Polycarbonaten, wie Poly(diphenylolpropan)carbonat, Polyamiden, Polyimiden, Copolymeren aus Acrylnitril und Styrol, Copolymeren aus Styrol,
Acrylnitril und Butadien, Polyvinylchlorid, Butyraten
oder Polyethylen. Mit den vorliegenden Beschichtungsmassen überzogene transparente polymere Materialien
eignen sich als flache oder gewölbte Verglasungen, Dachfenster und Windschutzscheiben, und zwar insbesondere für Transportmittel. Mit den erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen können auch Kunststofflinsen, wie optische Linsen auf Acrylbasis oder Polycarbonatbasis, beschichtet werden. Bei bestimmten Anwendungen, bei denen man eine hohe optische Auflösung
braucht, empfiehlt sich ein Filtrieren der jeweiligen Beschichtungsmasse vor ihrem Auftrag auf den
jeweiligen Träger. Bei anderen Anwendungsarten, beispielsweise zur Bildung korrosionsfester Überzüge
auf Metallen, ist die leichte Trübung (weniger als 5%), die sich durch Einsatz bestimmter erfindungsgemäßer
Formulierungen ergibt, die beispielsweise Citronensäure oder Natriumeitrat enthalten, nicht von Nachteil, so
daß ein Filtrieren nicht erforderlich ist -
Durch Auswahl einer jeweils geeigneten Formulierung unter Einschluß eines entsprechenden Lösungsmittels, geeigneter Anwendungsbedingungen und einer
entsprechenden Vorbehandlung des jeweiligen Trägers lassen sich auf praktisch allen festen Oberflächen gut
haftende Oberzüge bilden. Durch Entfernung des Lösungsmittels und der flüchtigen Materialien erhält
man dann einen harten lösungsmittelfesten Oberflächenüberzug. Die vorliegenden Beschichtungsmassen
trocknen bereits an der Luft zu einem nicht mehr klebrigen Zustand, sie müssen zur Kondensation der im
Teilkondensat vorhandenen restlichen Silanolgruppen jedoch auf 50 bis 1500C erhitzt werden. Diese
abschließende Härtung führt zur Bildung von Silsesquioxanen der Formeln ΦβϊΟ^ und RS1O3/2 und einer
starken Verbesserung der Abriebfestigkeit der jeweiligen Beschichtung. Die Stärke der Beschichtung kann
durch das jeweils angewandte Auftragverfahren variiert werden, allgemein sind die entsprechenden Beschichtungen jedoch etwa 0,5 bis 20 Mikron, vorzugsweise 2
bis 10 Mikron, stark. Besonders dünne Beschichtungen
erhält man durch eine sogenannte Drehbeschichtung.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiter erläutert.
Die verwendeten Symbole Φ und Me bedeuten Phenyl und Methyl.
Herstellung erfindungsgemäßer phenylgruppenhaltiger Harze
Für entsprechende Untersuchungen werden sechs Harze hergestellt.
der US-PS 39 86 997 hergestellt und dient als Vergleich.
Die Proben 2 bis 6 werden nach dem im folgenden beschriebenen Verfahren hergestellt. Bei den Proben 2.
3 und 4 handelt es sich um erfindungsgemäße Proben, während die Proben 5 und 6 nicht unter die Erfindung
fallen.
Herstellung der Probe 2:
5% $Si(OH)3/45% CH3Si(OH)3.
In einen Dreihalskolben werden 154,5 g eines kolloidalen Siliciumdioxids mit einem anfänglichen
pH-Wert von 3,1 gegeben, das 34% S1O2 mit einer Teilchengröße von etwa 22 Millimikron enthält und
einen NazO-Gehalt von weniger als 0.01 Gewichtsprozent
aufweist. Das Ganze wird auf 80C gekühlt und mit 5,3 g Eisessig versetzt. Sodann vermischt man
CH3Si(OMe)3 miteinander und gibt das erhaltene
Vorgemisch anschließend unter kräftigem Rühren und äußerer Kühlung langsam zu dem obigen kolloidalen
Siliciumdioxid. Man läßt die Methoxysilane dann unter Bildung von Methanol hydrolysieren. Nach beendeter
Hydrolyse versetzt man das Ganze mit 2,7 g einer lOprozentigen Natriumacetatlösung und 132,4 g Isopropanol.
Nach 7tägigem Stehenlassen gibt man 66.2 g weiteren Alkohol zu und filtriert die erhaltene Lösung.
Die Proben 3 bis 6 werden genauso wie die Probe 2 hergestellt, wobei man die Verhältnismengen von
(CH3)SiO(CH3)3 und CtH5Si(OCH3Jj jedoch wie folgt
einstellt:
Probe 3:
10% C*H5Si(OH)3/40% CH3Si(OH)3,
Probe 4:
15% C6H5Si(OH)3/35% CH3Si(OH)3.
Probe 5:
20% CiH5Si(OH)3/30% CH3Si(OH)3 und
Probe 6:
25% G,H5Si(OH)3/25% CH3Si(OH)3.
Plexiglasplatten (10,!6x 10.16 χ 0.32 cm) werden mit
Isopropanol gereinigt und an der Luft getrocknet, worauf man sie mit den jeweiligen Beschichtungsmassen
in einer Feststoffharzmenge von 22.5% fließbeschichteten
der Luft trocknen läßt und dann 18 Stunden bei 75° C härtet.
In ähnlicher Weise werden auch entsprechende Streifen (2,54 χ 10,16x032 cm) beschichtet und dann
einem Flexibilitätstest unterzogen. Bei diesem Test handelt es sich um einen relativen Flexibilitätstest, der
wie folgt durchgeführt wird:
Man gibt 2,5 cm breite Streifen derart in eine
schraubstockartige Vorrichtung, daß die längste Achse (10,16 cm) der Streifen horizontal liegt. Auf die der
Beobachtungsstelle gegenüberliegende Seite des Streifens stellt man eine starke Lichtquelle, daß man die sich
bildenden Risse leichter sehen kann. Dann dreht man die schraubstockartige Vorrichtung derart von Hand, daß
die Backen hierdurch langsam derart zusammengeschraubt werden, daß der Kunststoffstreifen zuerst in
die Mitte springt und dann einen Halbkreis zu bilden beginnt bei dem sich die Beschichtung auf der
Außenseite des Halbkreises befindet
Zur Beobachtung der Beschichtung schraubt man die Sacken langsam (unter Erniedrigung des Krümmungsradius)
so lange weiter zusammen, bis sich in der Beschichtung Risse ausbreiten. Sind auf der ganzen
Breite des Kunststoffstreifens Risse vorhanden, dann ist der Endpunkt des Versuchs erreicht. Aus den dabei
erhaltenen Werten berechnet man dann in folgender Weise den Flexibilitätsgrad. Die ursprüngliche Länge
des Streifens vor dem Zusammendrücken wird als Άϋ*
bezeichnet. Der Abstand zwischen den Klauen am Ende des Zusammendrückens wird als ATE bezeichnet. Durch
vorläufige Messung des Winkels θ durch Auftragung gegen
AB
Ali
ergibt sich ein Bogen, nämlich
_ Iß
_ Iß
'ab
woraus sich der Winkel θ leicht bestimmen läßt. Der Krümmungsradius (r) läßt sich nach folgender Gleichungerrechnen:
.iß"· 1 SO
Der obigen Berechnung liegt die Annahme zugrunde, daß yWTein Bogen eines Kreises ist Die tatsächliche
■ Form des Halbkreises bei diesem Test ist eine Parabole. so daß die Bedingungen bei diesem Test strenger sind
als bei einem Test mit einem wirklichen Halbkreis.
Zur Bestimmung der Abriebfestigkeit bedient man sich der ASTM-Methode Dl 044-56. Als Gerät wird ein
Γι Tabor-A-Abriebtestgerät verwendet Es wird mit einer
Testlast von 500 g unter Verwendung der Abriebräder CS-10F gearbeitet, wobei man die Testplatten jeweils
500 Umdrehungen auf dem Abriebdrehtisch unterzieht. Die prozentuale Veränderung der Trübung, die eine
je Maßzahl zur Bestimmung der Abriebfestigkeit der
Beschichtung ist, wird ermittelt indem man die Differenz der Trübung der nichtbehandelten und der
behandelten Beschichtung mißt. Die Trübung wird als die Prozentmenge an übertragenem Licht bestimmt, die
-r. beim Durchlaufen der Testplatte vom einfallenden
Lichtstrahl durch Vorwärtsstreuung abweicht Hierbei kann lediglich ein solcher Lichtstrom als Trübung
angesehen werden, der um mehr als 2,5" vom Mittelwert abweicht. Die Bestimmung der Delta-Trübung der
'■» Beschichtungen erfolgt nach der ASTM-Methode
D1003-61. Es wird ein Trübungsmeßgerät von Hunter verwendet Die Delta-Trübung wird berechnet durch
Messen der Menge an gestreutem Licht Dividieren dieses Werts durch die Menge an übertragenem Licht
und Multiplizieren des Ganzen mit dem Faktor 100.
Die Haftfestigkeit der jeweiligen Beschichtung wird
nach dem sogenannten KJebstreifenabziehversuch unter einer 032 cm großen Querschraffierung gemessen,
bei dem man die gehärtete Beschichtung auf einer
so Fläche von 2^ χ 2^ cm mit einem scharfen Gegenstand
in 032 cm große Quadrate zerschneidet Auf die zerschnittene Fläche preßt man dann stark einen
Klebstreifen auf (Klebstoff Nr. 600 — 3M Company), welchen man anschließend kräftig abzieht Bleibt dabei
b5 die gesamte Beschichtung vorhanden, dann beträgt der
Wert für die Haftung 100%.
Die bei den obigen Untersuchungen erhaltenen Ergebnisse gehen aus der folgenden Tabelle hervor.
ίο
Probe Nr. | Gewichts | l'urmulierung des | Teilkondensats | Haltung auf | Mittelwert aus | zwei Versuchs- |
prozent Φ, be | Plexiglas | ergebnissen | ||||
zogen aul' die | ||||||
gesamte Fest- | CII, | Φ | Radius in cm | Abrieb in | ||
sloffmenge | Delta-Trübung | |||||
1 | 0 | 100 | 0 | 100% | 10,16 | 2,5% |
2 | 5 | 90 | 10 | 100% | 7,87 | 3,7% |
3 | 10 | 80 | 20 | 100% | 8,64 | 4,6% |
4 | 15 | 70 | 30 | 100% | 8,13 | 5,0% |
5 | 20 | 60 | 40 | 100% | 7,62 | 7,9% |
6 | 25 | 50 | 50 | 100% | 6,60 | 9,2% |
Claims (1)
- Patentanspruch:Pigmentfreie wäßrige Beschichtungsmasse aus einer Dispersion von kolloidalem Siliciumdioxid in einer Lösung aus eim-m niederen aliphatischen Alkohol und Wasser oder aus einer Dispersion von kolloidalem Siliciumdioxid in einer Lösung aus Etherestern von Ethylenglykol oder Propylenglykol und Wasser des Teilkondensats eines Silanols der Formel RSi(OH)3, worin R für Alkylreste mit 1 bis einschließlich 3 Kohlenstoffatomen steht, wobei wenigstens 70 Gewichtsprozent des Silanols als CH3Si(OH)3 vorliegen, und die Beschichtungsmasse 10 bis 50 Gewichtsprozent Feststoffe aus 10 bis 70 Gewichtsprozent kolloidalem Siliciumdioxid und 30 bis 90 Gewichtsprozent des obengenannten Teilkondensats sowie ferner eine solche Menge einer Säure enthält, daß sich ein pH-Wert im Bereich von 2,8 bis 6,0 ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß im Teilkondensat des Silanols der Substiuient R zusatzlich auch für den Phenylrest steht und wenigstens 1 Gewichtsprozent dieses Silanols als C6H5SKOH)3 vorliegt
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