DE3531031A1

DE3531031A1 - Beschlagverhinderndes ueberzugsmittel fuer glaeser

Info

Publication number: DE3531031A1
Application number: DE19853531031
Authority: DE
Inventors: Herrmann Dipl Chem Dr Plainer; Waldemar Schleier; Reiner Dipl Chem Dr Schnee
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 1985-08-30
Filing date: 1985-08-30
Publication date: 1987-03-05

Description

Die Erfindung betrifft Beschichtungsmittel in Form von Lacken zum beschlagverhindernden Überziehen von anorganischen und organischen Gläsern mit einer klaren Beschichtung, die aus einem hydrophilen Kunststoff mit salzartigen Gruppen besteht.

Beschichtungen von Gläsern mit hydrophilen Kunststoffen bewirken, daß Wasser, welches auf die Oberfläche von Gläsern gerät, nicht in Form von Tropfen insbesondere deren optischen Eigenschaften verschlechtert, sondern von dem hydrophilen Kunststoffilm aufgenommen, unter Quellung gleichmäßig verteilt und, nach vollständiger Wassersättigung, überschüssiges Wasser darauf in einem die Durchsicht nicht behindernden Film gespreitet wird.

Stand der Technik

Beschichtungsmittel für die Herstellung beschlagverhindernder Überzüge auf lichtdurchlässigen oder lichtreflektierenden Gegenständen aus hydrophilen Polymeren sind hinreichend bekannt. In der DE-A 19 28 409 sind solche Polymeren beschrieben, die im wesentlichen aus Hydroxyalkylestern der Acryl- oder Methacrylsäure und gegebenenfalls weiteren Monomeren, z. B. mit Carboxyl- oder Aminogruppen, aufgebaut und vorzugsweise vernetzt sind.

Dem Mangel an Haftfestigkeit, den Beschichtungen aus Polyhydroxyalkyl (meht)acrylaten haben, kann man, wie in der DE-A 20 51 832 beschrieben, beheben, wenn man zu deren Herstellung als Überzugsmittel eine Lösung eines Mischpolymerisates aus 88-95 Gew.-% eines Hydroxylalkyl(meth)acrylates und 12,5 Gew.-% eines polymerisierbaren Silans der allgemeinen Formel in der R = H oder CH₃, R₁ = Alkyl, insbesondere Methyl, oder Acetyl bedeuten und n = 2 oder 3 ist, und die auch einen sauren Katalysator enthält, einsetzt.

Die aus diesem Beschichtungsmittel hergestellten hydrophilen Kunststoffbeschichtungen haben aber weiter noch den Nachteil mangelnder Kratzfestigkeit und sind daher im gequollenen Zustand empfindlich gegen mechanische Beschädigungen, die dann irreversibel sind.

Hydrophile Beschlagschutzbeschichtungen, die diesen Mangel nicht aufweisen sind aus der DE-A 21 61 645 bekannt. Diese werden aus Beschichtungsmitteln, die alkoholische Lösungen eines hydrophilen Polymeren mit salzartigen Gruppen, das weiter noch Ester der Acryl- oder/und Methacrylsäure mit 1 bis 4 C-Atomen und gegebenenfalls Vernetzungskomponenten als Comonomere enthält, sind, hergestellt.

Danach wird eine beschlagschützende Beschichtung z. B. aus einem Mischpolymerisat aus Alkylestern, Hydroxyalkylestern und quartären Aminoalkylestern der Acryl- und/oder Methacrylsäure und Methyloläthern des Methacrylamids als Vernetzungsmittel erzeugt.

Durch qualitative und quantitative Kombinationen der hydrophilen Monomerkomponente mit Comonomeren, die dem Copolymerisat hartmachende und weichmachende Eigenschaften verleihen, konnte, wie in der DE-A 21 61 645 beschrieben, gegenüber der DE-A 21 11 374, aus der eine beschlagfreie Ausrüstung von Gläsern mit polymerem Salz als wirksamer Komponente bekannt ist, ein "optimaler Ausgleich" zwischen Wasseraufnahme, Haftfestigkeit und Kratzfestigkeit erzielt werden.

Der "optimale Ausgleich" in den Eigenschaften der Beschichtung besteht bisher jedoch darin, daß die hydrophile beschlagverhindernde Polymersalzbeschichtung noch keine befriedigende Haftung der Schicht auf dem Substrat aufweist.

Aufgabe und Lösung

Es besteht daher die Aufgabe Überzugsmittel bereitzustellen, aus denen sich beschlagverhindernde, kratzfeste Beschichtungen auf Gläsern herstellen lassen, die eine verbesserte Dauerhaftfestigkeit auf den Substraten aufweisen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Überzugsmittel zur Herstellung beschlagverhindernder Beschichtungen auf organischen und anorganischen Gläsern mit gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Kratz- und Haftfestigkeiten. Es wurde gefunden, daß hydrophile Kunststoffbeschichtungen mit salzartigen Gruppen, wie sie aus Beschichtungsmitteln nach der DE-A 21 61 645 herstellbar sind, weiter die bekannt guten Antibeschlag- und Spreiteigenschaften haben und zudem gute Kratz- und Haftfestigkeiten aufweisen, wenn die Überzugsmittel, die insbesondere als alkoholische oder alkoholisch-wässrige Lösungen angewendet werden, hydrophile Kunststoffe enthalten, die Copolymere, hergestellt aus
a) einem äthylenisch ungesättigten Monomeren mit einer salzartigen Gruppe,
b) Estern der Acryl- und/oder Methacrylsäure mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkoholrest und gegebenenfalls weiteren polymerisierbaren Monomeren,
c) zur Vernetzung fähigen Monomeren und
d) einem Silan der allgemeinen Formel in der R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet und X der Si-haltige Rest ist und dieser der Formel mit R₁ einer Alkyl- oder Alkylgruppe von 1 bis 4 C-Atomen und mit einem Wert von n von 2 oder 3, entspricht.

Ein Aufbau des Copolymeren mit dem Monomeren von (a), (b) und (c) entspräche der Lehre von DE-A 21 61 645. Bezüglich der nach a), b) und c) zu verwendenden Monomeren und deren Mengenanteilen im Copolymerisat gelten im wesentlichen die in der DE-A 21 61 645 gemachten Angaben. Das in dem erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel enthaltene hydrophile Copolymerisat enthält jedoch mindestens 1 Gew.-% bis 30 Gew.-% der nach c) zur Vernetzung fähigen Monomeren. Die Anteile der die Hydrophilie bedingenden Monomeren mit salzartigen Gruppen liegen im Copolymeren im Bereich von 12 bis 30 Gew.-% und die Anteile der Monomeren nach b), die die Lackeigenschaften der Beschichtung mitbestimmen, bei 40 bis 88 Gew.-%.

Erfindungsgemäß ist der Aufbau dieses hydrophilen Copolymeren durch Mitverwendung eines copolymerisierbaren, haftvermittelnden Silans nach d) so verändert, daß hiermit Überzugsmittel und daraus Beschichtungen entsprechend der gestellten Aufgabe zugänglich sind. Copolymerisierbare Silane der angegebenen allgemeinen Formel sind Handelsprodukte und werden technisch als Haftvermittler verwendet.

Beispielhaft sind hier zu nennen, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriäthoxysilan, γ-Acryloxyäthyltrimethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan. Der Anteil des polymerisierbaren Silans im Copolymerisat liegt bei 1 bis 10 Gew.-%.

Bevorzugte Überzugsmittel enthalten hydrophile Copolymerisate, bestehend aus
a) 15 bis 25 Gew.-% einer oder mehrerer kationischer Monomerkomponenten, d. h. Salzen von polymerisierbaren Aminen bzw. quartäre Ammoniumsalze, z. B. die Chloride, Sulfate, Methosulfate, Acetate oder Phosphate der Vinylpyridine oder der Aminoalkylester und Aminoalkylamide α,β-ungesättigter Carbonsäuren, wie N-Dimethylaminoäthylacrylat oder -methacrylat oder N-Dimethylaminoäthylmethacrylamid. Es ist möglich die Neutralisation mit der entsprechenden Säure erst nach Bildung des Überzuges vorzunehmen.
b) 50 bis 70 Gew.-% Acryl- und/oder Methacrylester mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkoholrest,
c) 3 bis 15 Gew.-% N-Methylolverbindungen und/oder N-Methyloläther des Acryl- und/oder Methacrylamids in Kombination mit 2 Hydroxyäthyl- bzw. 2-Hydroxypropylester der Acryl- und/oder Methacrylsäure als Vernetzungssysteme und
d) 2 bis 7 Gew.-% γ-Acryl- bzw. γ-Methacryl-oxyalkyltrialkokysilane, insbesondere γ-Methacryl-oxypropyltrimethoxysilane.

Die hydrophilen Kunststoffe werden in alkoholischer bzw. in alkoholisch-wässriger Lösung in Konzentrationen von 10 bis 50 Gew.-%, z. B. 30%ig, angewandt. Bevorzugt sind Alkohole mit nicht mehr als 4 C-Atomen, insbesondere Äthyl- und/oder Isopropylalkohol. Zweckmäßigerweise stellt man das Mischpolymerisat aus den Komponenten (a), (b), (c) und (d) durch Lösungspolymerisation in dem zu verwendenden Alkohol bzw. Alkohol-Wasser-Gemisch her.

Die Herstellung des beschlagverhindernden Überzuges auf den anorganischen bzw. organischen Gläsern wird mit bekannten Techniken zur Lackauftragung, wie Spritzen oder Tauchen, durchgeführt. Anschließend wird der Film getrocknet und gegebenenfalls bei Temperaturen im Bereich von 70 bis 200°C je nach verwendetem Substrat gehärtet.

Zur beschlagverhindernden Beschichtung werden als Substrate Gläser, an die hohe optische Anforderungen gestellt werden, wie silikatische Gläser, z. B. Autoscheinwerfer, oder organische Gläser, wie z. B. Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat, die z. B. als Linsen, Brillengläser oder zur Verglasung von Verkehrsmitteln eingesetzt werden, verwendet.

Neben dem Beschlagschutzeffekt wird in vielen Fällen gleichzeitig eine antistatische Ausrüstung erreicht. Die Dicke der aufzutragenden Schicht liegt bei 5 bis 200 µ, insbesondere bei 10 bis 100 µ, vorzugsweise bei 10 bis 70 µ.

Beispiel

In einen 2 l-Kolben mit Rührer und Tropftrichter werden 600 g Äthanol und 1.5 g tert.-Butylperoctoat vorgelegt und auf 80°C erhitzt. Eine Mischung aus 100 g Äthanol, 120 g Methylmethacrylat, 60 g Methylacrylat, 24 g 2-Hydroxypropylacrylat, 15 g N-Methoxymethylmethacrylamid, 69 g 2-Trimethylammoniumäthylmethacrylatchlorid, 12 g γ-Methacryloyloxypropyltrimethoxysilan und 1.5 g tert.-Butylperoctoat werden bei dieser Temperatur über einen Zeitraum von 2 Stunden zudosiert. Es werden anschließend nochmals 1.5 g tert.-Butylperoctoat zugegeben und 6-8 Stunden bei 80°C nachreagieren lassen.

Auf einer Polymethylmethacrylatscheibe wird durch Tauchen in der Polymerlösung ein Überzug erzeugt. Die Scheibe wird dann 2 Stunden an der Luft getrocknet und anschließend 3 Stunden auf 90°C erwärmt.

Der so erzeugte Film von ca. 30 µ Dicke verleiht der Platte Beschlagfreiheit und ist im Vergleich zu einem Film ohne Silanmonomer deutlich haft- und abriebfester.

Beschichtungen mit dieser Polymerlösung auf Silikatglas, geben nach 2-stündigem Einbrennen bei 130°C einen klaren, sehr gut haft- und abriebfesten Film mit guter Beschlagschutzwirkung.

Claims

1. Überzugsmittel zum Beschichten von lichtreflektierenden oder lichtdurchlässigen Gegenständen aus anorganischem oder organischem Glas mit einer beschlagverhindernden Schicht, das aus einer pigment- und füllstofffreien alkoholischen Lösung eines hydrophilen Kunststoffes mit salzartigen Gruppen besteht und vernetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrophile Kunststoff ein Copolymerisat aus
a) 12 bis 30 Gew.-% eines äthylenisch ungesättigten Monomeren mit einer salzartigen Gruppe,
b) 40 bis 88 Gew.-% Estern der Acryl- und/oder Methacrylsäure mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkoholrest,
c) 1 bis 30 Gew.-% zur Vernetzung fähigen Monomeren und
d) 1 bis 10 Gew.-% eines Silans der allgemeinen Formel ist, in der R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet und X der Si-haltige Rest ist und dieser der Formel mit R₁ einer Alkyl- oder Alkylengruppe von 1 bis 4 C-Atomen und mit einem Wert n von 2 oder 3, entspricht.

2. Überzugsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das äthylenisch ungesättigte Monomere mit einer salzartigen Gruppe eine polymerisierbare quartäre Ammoniumverbindung ist.

3. Überzugsmittel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Vernetzung fähigen Monomeren ein System aus N-Methylolverbindungen und/oder N-Methyloläthern des Acryl- und/oder Methacrylamids und 2-Hydroxyäthyl- bzw. 2- Hydroxypropylestern der Acryl- und/oder Methacrylsäure sind.

4. Überzugsmittel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das copolymerisierbare Silan ein γ-Acryl- bzw. γ-Methacryloxyalkyltrialkoxysilan ist.