DE3876424T2

DE3876424T2 - Beschichtungszusammensetzung.

Info

Publication number: DE3876424T2
Application number: DE8888112602T
Authority: DE
Inventors: Takashi Ban; Yasuo Daimon; Suezo Enomoto; Yuji Ichihara; Etsuji Sato
Original assignee: Osaka Yuki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Osaka Yuki Kagaku Kogyo KK
Priority date: 1988-04-22
Filing date: 1988-08-03
Publication date: 1993-04-08
Anticipated expiration: 2008-08-04
Also published as: ATE82998T1; EP0338116A2; JPH01271464A; EP0338116A3; EP0338116B1; JP2653023B2; US5137573A; DE3876424D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungszusammensetzung und ins besondere eine Beschichtungszusammensetzung mit einer außerordentlich guten Lagerstabilität im Vergleich mit üblichen Beschichtungszusammensetzungen, die sich für eine Verwendung als Beschichtungsmaterial für ein Substrat wie Metall eignen.
In den vergangenen Jahren sind in der elektrischen oder elektronischen Industrie transparente Beschichtungsmaterialien wünschenswert gewesen, die Wärmebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Kratzfestigkeit, Wetterbeständigkeit und ähnliches aufweisen. Beispiele für die transparenten Beschichtungsmaterialien sind zum Beispiel solche transparenten Beschichtungsmaterialien, die zum Schutz von Reflektoren von Beleuchtungskörpern oder thermischen Vorrichtungen und ähnlichen eingesetzt worden sind.
Um die oben genannten Erfordernisse zufriedenstellend zu erfüllen, sind bisher organische Farben untersucht worden, wie Siliconharze und Fluor enthaltende Harze, anorganische Farben wie alkalische Metallsilicate und ähnliche. Allerdings konnte bisher keine Beschichtungszusammensetzung bereitgestellt werden, die in ausreichender Weise die obigen Eigenschaften aufweist. Dies liegt daran, daß im Hinblick auf das erstgenannte einige Mängel bei der Wärmebeständigkeit, der Wetterbeständigkeit, der Korrosionsbeständigkeit und bei der Kratzfestigkeit vorhanden sind, und im Hinblick auf das letztere, daß einige Mängel vorhanden sind wegen des alkalischen Materials, das in dem Überzugsmaterial verbleibt und mit in der Luft vorhandenem Kohlendioxid-Gas reagiert und sich im Laufe der Zeit ein Carbonat auf der Oberfläche der Beschichtung bildet, eine sogenannte "Ausblühung", wodurch die Beschichtungszusammensetzung schlecht wird in Hinblick auf ihre Verarbeitungsfähigkeit für einen Überzug.
Es wurde untersucht, Siliciumdioxid-Organosilan-Beschichtungszusammensetzungen zu verwenden, die eine Abriebfestigkeit wie Beschichtungsmaterialien haben, die in der Hauptsache auf die Oberfläche eines plastischen Materials aufgetragen werden. Allerdings sind diese Beschichtungsmaterialien hinsichtlich ihrer Lagerfähigkeit und ihrer Verarbeitungsfähigkeit für Überzüge schlecht. Dementsprechend sind verschiedene Versuche unternommen worden, diese Probleme zu lösen. Es ist allerdings bisher noch kein Beschichtungsmaterial hergestellt worden, das ausreichende Eigenschaften in dieser Sache hat. So sind zum Beispiel Siliciumdioxid-Organosilan-Zusammensetzungen mit guter Abriebbeständigkeit für die Beschichtung offenbart worden in der JP-B-39691/1977, in der JP-B- 18626/1981 und ähnlichen. Diese Zusammensetzungen sind jedoch für ihre Verarbeitungsfähigkeit bei Überzügen sowie hinsichtlich der Lagerungsbeständigkeit schlecht, da sie eine große Menge Wasser enthalten, das aus dem wäßrigen kolloidalen Siliciumdioxid herrührt.
Eine Zusammensetzung für die Beschichtung, die diese oben genannten Probleme löst, ist in der JP-A-68377/1984 vorgeschlagen worden. Die Verarbeitungsfähigkeit für die Anwendung der Zusammensetzung ist sicherlich um einiges verbessert worden durch das Abdestillieren von Wasser aus der Zusammensetzung. Allerdings ist die Zusammensetzung in Hinblick auf die Lagerfähigkeit noch nicht zufriedenstellend. Das Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung wird dadurch kompliziert, daß die Notwendigkeit für die Abdestillation von Wasser aus der Zusammensetzung besteht, und es bestehen dahingehend einige Mängel bei dieser Zusammensetzung, daß leicht eine Trübung hervorgerufen wird, daß die Viskosität sich leicht erhöht und daß sich die Transparenz des Beschichtungsfilms verschlechtert.
Unter Berücksichtigung der oben genannten Probleme des Standes der Technik, wurde im Zuge der Untersuchungen, einer Zusammensetzung nicht nur ausreichende Eigenschaften hinsichtlich Wärmebeständigkeit, Oberflächenhärte, chemischer Beständigkeit, Abriebfestigkeit, Kratzfestigkeit, Fleckenbeständigkeit und Wetterbeständigkeit zu verleihen, sondern auch eine ausgezeichnete Lagerstabilität und Verarbeitungsfähigkeit für den Überzug, gefunden, daß die Lagerfähigkeit der Zusammensetzung in bemerkenswerter Weise verbessert wird, indem als ein Lösungsmittel ein solches verwendet wird, das eine spezifische Menge Ethylenglycolmonobutylether enthält, im Vergleich mit dem, was übliche Beschichtungszusammensetzungen enthalten. Dadurch wurde die vorliegende Erfindung vervollständigt.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird bereitgestellt eine Beschichtungszusammensetzung, umfassend Siliciumdioxid, Organohydroxysilan, ein Teilkondensat des Organohydroxsilans und ein flüssiges Medium, enthaltend Ethylenglycolmonobutylether in einer Menge von wenigstens 20 Gewichts-%.
Diese und andere Gegenstände der Erfindung werden für den Fachmann auf diesem Gebiet nach Erfassen der folgenden Beschreibung und der dazugehörigen Patentansprüche klar werden.
Die Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält Siliciumdioxid, Organohydroxysilan, ein Teilkondensat des Organohydroxysilans und ein flüssiges Medium, enthaltend Ethylenglycolmonobutylether in einer Menge von wenigsten 20 Gewichts-%.
In der vorliegenden Erfindung wird als das oben genannte Siliciumdioxid ein kolloidales Siliciumdioxid verwendet. Das kolloidale Siliciumdioxid wird üblicherweise als Dispersion eingesetzt. Die Dispersion des kolloidalen Siliciumdioxids wird eingeordnet als eine wäßrige Dispersion von kolloidalen Siliciumdioxid, die durch Dispergieren von Orthokieselsäure mit einem hohen Molekulargewicht in Wasser hergestellt wird, und einer nicht-wäßrigen Dispersion, die hergestellt wird durch Dispergieren der Orthokieselsäure in einem alkoholischen Lösungsmittel. Die wäßrige Dispersion des kolloidalen Siliciumdioxids wird in der Hauptsache in der vorliegenden Erfindung verwendet. Ein Teil der wäßrigen Dispersion des kolloidalen Siliciumdioxids kann durch die nicht-wäßrige Dispersion von kolloidalem Siliciumdioxid ersetzt werden.
Die durchschnittliche Teilchengröße des Siliciumdioxids, dispergiert in der oben genannten Dispersion aus kolloidalen Siliciumdioxid, beträgt vorzugsweise nicht mehr als 150 mum und insbesondere nicht mehr als 30 mum. Wenn die durchschnittliche Teilchengröße des Siliciumdioxids größer als 150 mum ist, besteht die Gefahr, daß der Beschichtungsfilm nicht transparent wird.
Der Gehalt des Siliciumdioxids in der oben genannten Dispersion aus kolloidalem Siliciumdioxid wird geeigneterweise innerhalb eines Bereiches eingestellt, daß die Dispersion stabil ist.
Es ist wünschenswert, daß die Dispersion aus kolloidalem Siliciumdioxid sauer ist, da die Lagerstabilität der erhaltenen Beschichtungszusammensetzung verringert wird, wenn die Zusammensetzung basisch ist.
Das Organohydroxysilan und das Teilkondensat des Organohydroxysilans, die in der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden hergestellt durch Hydrolysieren von Organoalkoxysilan.
Typische Beispiele für das oben genannte Organoalkoxysilan sind beispielsweise ein Organoalkoxysilan, repräsentiert durch die allgemeine Formel (II)
R¹ Si(OR²)&sub3;
worin R¹ eine Gruppe ist, ausgewählt aus der Gruppe, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, der Vinylgruppe, 3,4-Epoxycyclohexylethylgruppe, gamma-Glycidoxypropylgruppe, gamma-Methacryloxypropylgruppe, gamma-Mercaptopropylgruppe und gamma-Chlorpropylgruppe besteht, und R² ist eine Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus der Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, der Alkoxyethylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und der Arylgruppe besteht.
Typische Beispiele des Organohydroxysilans, hergestellt durch Hydrolysieren des oben genannten Organoalkoxysilans, sind beispielsweise ein Organohydroxysilan, das durch die allgemeine Formel (I)
R¹Si(OH)&sub3; (I)
dargestellt wird, worin R¹ die gleiche Bedeutung wie oben genannt hat.
Beispiele für das Teilkondensat des Organohydroxysilans sind zum Beispiel Oligomere, die hergestellt werden, indem das durch die oben genannte allgemeine Formel (I) repräsentierte Organohydroxysilan einer Teilkondensation unterzogen wird.
In der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung besteht das flüssige Medium aus (a) Wasser, enthalten in der wäßrigen Dispersion des kolloidalen Siliciumdioxids und Wasser, das aus der Kondensation des Organohydroxysilans herrührt, (b) Alkohol aus der Hydrolyse des Organoalkoxysilans und (c) einem Lösungsmittel.
In üblichen Beschichtungszusammensetzungen werden niedere aliphatische Alkohole wie Isopropanol als Hauptkomponente des Lösungsmittels (c) eingesetzt sowie Glycole wie Ethylenglycol und Propylenglycol; Glycolderivate wie Ethylenglycolmonoethylether; und aliphatische Ketone wie Aceton und Methylethylketon werden als Co-Lösungsmittel des Lösungsmittels (c) verwendet. Wenn allerdings diese Lösungsmittel in der Beschichtungszusammensetzung eingesetzt werden, erreicht die Beschichtungszusammensetzung nicht in zufriedenstellender Weise die Eigenschaften wie ausreichende Lagerstabilität, Verarbeitbarkeit für Überzüge, Filmbildungseigenschaft und Transparenz des Beschichtungsfilmes.
Im Verlaufe der Untersuchungen über das flüssige Medium, das in der Beschichtungszusammensetzung enthalten ist, wurde gefunden, daß wenn Ethylenglycolmonobutylether in dem flüssigen Medium der Beschichtungszusammensetzung in einer Menge von wenigstens 20 Gewichts-% enthalten ist, die Lagerstabilität, die Verarbeitbarkeit als Überzug und die Filmbildungseigenschaft der Beschichtungszusammensetzung in bemerkenswerter Weise verbessert wird, und der Beschichtungsfilm ausgezeichnet hinsichtlich seiner Transparenz ist und dabei alle Mängel der üblichen Beschichtungszusammensetzungen nicht vorhanden sind. Wenn Ethylenglycolmonoethylether oder Ethylenglycolmonomethylether anstelle von Ethylenglycolmonobutylether in der Beschichtungszusammensetzung verwendet werden, werden die aus der Wirkung von Ethylenglycolmonobutylether herrührenden Effekte nicht offenbar. Die bemerkenswerten Wirkungen werden nur in dem Falle erreicht, wo Ethylenglycolmonobutylether als Lösungsmittel verwendet wird. Üblicherweise steht eine Tendenz dahin, daß die Lagerstabilität der Siliciumdioxid-Organosilan-Beschichtungszusammensetzung dann verringert wird, wenn der Wassergehalt des flüssigen Mediums nicht geringer als 20 Gewichts-% ist. Zum Beispiel hat die Zusammensetzung, die in der JP-B-39691/1977 offenbart ist, keine ausreichende Lagerstabilität, da das flüssige Medium der Zusammensetzung Wasser in einer Menge von nicht weniger als 20 Gewichts-% enthält. Die Lagerstabilität in der Zusammensetzung, die in der Jp-A-68377/1984 offenbart ist, ist um einiges verbessert, da das in der Zusammensetzung enthaltene Wasser auf nicht mehr als 10 Gewichts-% des flüssigen Mediums reduziert worden ist mit Hilfe einer azeotropen Destillation. Allerdings ist die Lagerfähigkeit der Zusammensetzung noch immer nicht in ausreichenden Maße verbessert.
Wenn andererseits Ethylenglycolmonobutylether in dem flüssigen Medium in einer Menge von nicht weniger als 20 Gewichts-% enthalten ist, wurde bestätigt, daß die erhaltene Beschichtungszusammensetzung eine ausreichende Lagerstabilität aufweist, auch wenn der Wassergehalt des flüssigen Mediums nicht geringer als 20 Gewichts-% liegt. Weiterhin wurde bestätigt, daß die erhaltene Beschichtungszusammensetzung nicht nur eine ausgezeichnete Verarbeitungsfähigkeit für den Überzug hat, sondern auch keine Mängel bei der filmbildenden Eigenschaft und hinsichtlich der Transparenz des Beschichtungsfilmes.
Darüber hinaus wurde bestätigt, daß bei Vorhandensein von Ethylenglycolmonobutylether im flüssigen Medium in einer Menge von wenigstens 20 Gewichts- % des flüssigen Mediums, die Beschichtungszusammensetzung ausgezeichnete Filmbildungseigenschaften aufweist und eine ausreichende Lagerstabilität hat, auch wenn die Lösungsmittel wie Essigester und aliphatische Ketone als Hauptlösungsmittel in der Beschichtungszusammensetzung enthalten sind, die auch die Lösungsmittel darstellen, die einer Siliciumdioxid-Organosilan-Beschichtungszusammensetzung schlechte Filmbildungseigenschaften verleihen, wenn die Lösungsmittel allein in der Beschichtungszusammensetzung enthalten sind.
Zu Beispielen von Lösungsmitteln, die anders als Ethylenglycolmonobutylether sind, gehören zum Beispiel niedere aliphatische Alkohole wie Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, n-Butanol und t-Butanol; Glycole wie Ethylenglycol, Propylenglycol und Butylenglycol; Glycolderivate wie Ethylenglycolmonomethylether, Ethylenglycolmonoethylether und Ethylenglycolmonoethyletheracetat; aliphatische Ketone wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon, Isophoron und Diacetonalkohol; und Essigester wie Ethylacetat.
In der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist die feste Komponente zusammengesetzt aus Siliciumdioxid, Organohydroxysilan und einem Teilkondensat von Organohydroxysilan. Der Feststoffgehalt der Beschichtungszusammensetzung ist so eingestellt, daß er in einem Bereich von 5 bis 40 Gewichts-% liegt, vorzugsweise 10 bis 30 Gewichts-%, bezogen auf die erhaltene Beschichtungszusammensetzung, mit Hilfe des Lösungsmittels (c). Wenn der Feststoffgehalt geringer als 5 Gewichts-% ist, wird es schwierig, die Dicke des Beschichtungsfilmes zu steuern, und wenn der Feststoffgehalt über 40 Gewichts- % liegt, wird die Verarbeitungsfähigkeit für die Beschichtung herabgesetzt und die Dicke des Beschichtungsfilmes wird zu groß, und es wird leicht eine Rißbildung in dem Beschichtungsfilm hervorgerufen.
Das Mischungsverhältnis des Gewichtes der festen Komponente des oben genannten Siliciumdioxids zum Gewicht der festen Komponenten des Organohydroxysilans und des Teilkondensats des Organohydroxysilans wird so eingestellt, daß es in einem Bereich von 30/70 bis 90/10 liegt, vorzugsweise in einem Bereich von 40/60 bis 70/30. Wenn das Mischungsverhältnis kleiner als 30/70 ist, besteht die Tendenz zu einer Verringerung der Härte und der thermischen Beständigkeit des Beschichtungsfilms, und wenn das Mischungsverhältnis größer als 90/10 ist, besteht die Tendenz, daß der Beschichtungsfilm spröde wird.
Es ist wünschenswert, daß der pH der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung so eingestellt wird, daß er in einem Bereich von 2 bis 7 liegt, vorzugsweise in einem Bereich von 3 bis 6, noch bevorzugter in einem Bereich von 4 bis 5, mit Hilfe von beispielsweise wäßrigem Ammoniak oder organischen Aminen wie Triethanolamin und Dimethylaminoethanol. Wenn der pH der Beschichtungszusammensetzung entweder kleiner als 2 oder größer als 7 ist, besteht die Tendenz zu einer Verringerung der Lagerstabilität der Beschichtungszusammensetzung.
Beispiele für das Verfahren zur Herstellung der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung sind zum Beispiel (i) ein Verfahren, umfassend die Zugabe des Organoalkoxysilans zu der Dispersion aus kolloidalen Siliciumdioxid, Hydrolysieren des Gemisches, um zu einem Organohydroxysilan und einem Teilkondensat des Organohydroxysilans zu gelangen, und Verdünnen des Reaktionsgemisches mit dem Lösungsmittel (c), (ii) ein Verfahren, umfassend das Verdünnen der Dispersion von kolloidalem Siliciumdioxid mit dem Lösungsmittel (c), Zugabe des Organoalkoxysilans zu der Dispersion und Hydrolysieren des Gemisches, und ähnliches. In der vorliegenden Erfindung kann ein beliebiges der oben genannten Verfahren angewandt werden.
Wenn das Organoalkoxysilan zu der Dispersion des kolloidalen Siliciumdioxyds gegeben wird, um das Organoalkoxysilan zu hydrolysieren, wird die Hydrolyse bei einer Flüssigkeitstemperatur von 10º bis 80º C unter Normaldruck für etwa 1 bis 24 Stunden unter Rühren durchgeführt. Ein Teil des nicht- wäßrigen kolloidalen Siliciumdioxids kann nach der Vervollständigung der Reaktion hinzugesetzt werden.
Wenn das Organoalkoxysilan einer Hydrolyse unterzogen wird, kann als Katalysator für die Hydrolyse eine geringe Menge einer anorganischen Säure oder einer organischen Säure zu der Dispersion hinzugegeben werden.
Weiterhin können Additive wie alkohollösliche Harze als Komponente zur Verleihung von Flexibilität für den Beschichtungsfilm; Färbemittel wie Pigmente und Farbstoffe; Egalisiermittel, Verdickungsmittel und Entschäummittel der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung zugesetzt werden, wenn der Anlaß dies erfordert. Beispiele für alkohollösliche Harze sind zum Beispiel Harze, die löslich sind in niederen aliphatischen Alkoholen oder in Glycolderivaten wie Butyralharzen, Acrylharzen und Urethanharzen.
Das Verfahren zum Beschichten und Vernetzen der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung auf einem Substrat wird nachfolgend beschrieben.
Für die vorliegende Erfindung können verschiedene übliche Beschichtungsmethoden eingesetzt werden, wie Sprühen, Tauchen, Flutlackieren (Flow-Coating), Walzenauftrag, Filmdruck und elektrostatisches Beschichten.
Nachdem die Beschichtungszusammensetzung auf ein Substrat aufgebracht wurde, wird der Beschichtungsfilm auf eine Temperatur von 80º bis 200º C für 10 bis 120 Minuten erhitzt, um zu einem vernetzten Beschichtungsfilm zu gelangen, der hinsichtlich der Adhäsionseigenschaft zum Substrat ausgezeichnet ist. Die Dicke des Beschichtungsfilms kann nicht absolut bestimmt werden, da die Dicke des Beschichtungsfilms von der Art des Substrates und den Verwendungen des Substrates abhängt. Die Dicke des Beschichtungsfilms wird üblicherweise so eingestellt, daß sie in einem Bereich von 1 bis 100 um liegt, vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 50 um.
Beispiele des Substrates, auf das die Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung aufgebracht werden kann, sind zum Beispiel metallische Materialien wie Eisen, rostfreier Stahl, Aluminium, Kupfer und Messing; anorganische Materialien wie Glas und Keramik; organische Materialien wie Plastik und ähnliches. Wie oben genannt, können verschiedene Materialien in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. In der vorliegenden Erfindung besteht keine Möglichkeit für die Anwendung eines Grundanstrichs oder ähnliches auf der Oberfläche eines Substrates; und der Beschichtungsfilm ist hinsichtlich seiner Adhäsionseigenschaft zum Substrat konventionellen Beschichtungen überlegen. Die Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann auf die Oberfläche eines metallischen oder keramischen Vakuum-verdampften Filmes oder eines galvanischen Filmes aufgebracht werden.
Die vorliegende Erfindung wird mit Hilfe der folgenden Beispiele genauer beschrieben und erläutert. Es ist klar, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Beispiele beschränkt ist und verschiedene Veränderungen und Modifikationen der Erfindung durchgeführt werden können, ohne von ihrer Idee und ihrem Schutzumfang abzuweichen. In jedem Beispiel und Vergleichsbeispiel ist der Begriff "Teil" und "%" auf das Gewicht bezogen, wenn nichts anderes angegeben ist.

Beispiele 1 bis 5 und Vergleichsbeispiele 1 bis 10

Eine Menge von 184 Teilen einer Dispersion von wäßrigem kolloidalem Siliciumdioxid mit einem Siliciumdioxidgehalt von 30 %, einer Teilchengröße von 5 bis 20 mum und einem pH von 3,0 und 100 Teilen Methyltrimethoxysilan wurden miteinander vermischt. Nachdem das Gemisch bei 30º C für fünf Stunden gerührt wurde, um die Hydrolyse zu vervollständigen, wurden dem Gemisch die in Tabelle 1 aufgeführten Lösungsmittel hinzugegeben. Anschließend wurde der pH des Gemisches auf 4,5 durch Zugabe von wäßrigem Ammoniak in das Gemisch eingestellt, um zu einer Beschichtungszusammensetzung zu gelangen.
Die Eigenschaften des Gegenstandes, das sind (1) Filmbildungseigenschaft und (2) Lagerstabilität der erhaltenen Beschichtungszusammensetzungen, wurden gemäß den folgenden Methoden untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.

(1) Filmbildungseigenschaft

Eine Aluminiumplatte wurde mit einer erhaltenen Beschichtung szusammensetzung durch Aufsprühen überzogen, und der beschichtete Film wurde auf 160º C für 20 Minuten erhitzt, um zu einem vernetzten Film mit einer Dicke von etwa 10 um zu gelangen. Die Platte wurde als Teststück genommen, und die Eigenschaften des Beschichtungsfilmes wurden nach dem folgenden Verfahren gemessen.

[A] Transparenz

Der auf dem Teststück gebildete Beschichtungsfilm wurde mit bloßem Auge betrachtet und die Transparenz wurde nach den folgenden Kriterien eingeschätzt.
: Es trat keine Trübung auf, und das Substrat war durch den Beschichtungs film klar zu erkennen.
Δ: Es trat eine leichte Trübung auf.
×: Eine Trübung trat auf.

[B] Äußeres des Filmes

Der auf dem Teststück gebildete Beschichtungsfilm wurde mit bloßem Auge betrachtet.

[C] Bleistift-Härtetest

Die Bleistifthärte wurde in Übereinstimmung mit JIS K 5400 eingeschätzt.

[D] Adhäsionstest

Nachdem die Teststücken dem Querschnitts-Adhäsionstest in Übereinstimmung mit JIS D 0202 unterzogen worden waren, wurde die Anzahl der verbleibenden Quadrate auf dem Substrat gezählt.

[E] Lösungsmittelresistenztest

Nachdem die Teststücken für 24 Stunden bei Raumtemperatur (etwa 20º C) entsprechend in Toluen und Isopropanol getaucht worden waren, wurde das Oberflächenaussehen des Beschichtungsfilmes mit bloßem Auge begutachtet und nach den folgenden Kriterien eingeschätzt.
: Es trat keine Veränderung auf.
Δ: Es wurde eine leichte Trübung oder Rißbildung in dem Beschichtungsfilm erzeugt.
×: Es wurde ein Abschälen des Filmes oder Rißbildung in dem Beschichtungs film erzeugt.

[F] Kochwasser-Resistenztest

Nachdem die Teststtücken für 10 Stunden in siedendes Wasser getaucht worden waren, wurde das Oberflächenaussehen des Beschichtungsfilmes mit bloßem Auge begutachtet und nach den folgenden Kriterien eingeschätzt.
: Es gab keine Veränderungen.
Δ: Es wurde eine leichte Trübung und Rißbildung in dem Beschichtungsfilm erzeugt.
×: Es wurde Trübung, Blasenbildung, Ablösen und Rißbildung in dem Über zugsfilm erzeugt.

[G] Salzsprühtest

Nachdem die Teststücke dem Salzsprühtest für 1000 Stunden gemäß JIS K 5400 unterzogen worden waren, wurden Veränderungen des Äußeren des Beschichtungsfilmes mit bloßem Auge begutachtet und nach den folgenden Kriterien eingeschätzt.
: Es traten keine Veränderungen auf.
Δ: Es wurde ein wenig Rost gefunden.
×: Es wurde Ablösen des Beschichtungsfilmes gefunden.

[H] Beschleunigter Bewetterungstest

Nachdem die Teststücke einem beschleunigten Bewetterungstest mit Hilfe eines Kohlelichtbogen-Sonnenwetter-O-Meters für 2000 Stunden unterzogen worden waren, wurden die Veränderungen des Äußeren des Beschichtungsfilmes mit bloßem Auge begutachtet und nach den folgenden Kriterien eingeschätzt.
: Es gab keine Veränderungen.
Δ: Es wurde eine leichte Trübung und Rißbildung in dem Beschichtungsfilm erzeugt.
×: Es wurde Trübung, Blasenbildung, Ablösen und Rißbildung in dem Über zugsfilm erzeugt.

[I] Wärmebeständigkeitstest

Nachdem die Teststücke in der Atmosphäre mit einer Temperatur von 200º C, 300º C, 400º C und 500º C für 24 Stunden stehen gelassen worden waren, wurden die Veränderungen des Äußeren des Beschichtungsfilmes mit bloßem Auge begutachtet. Wenn Veränderungen nicht beobachtet wurden, wurde die Temperatur als Temperatur der Wärmebeständigkeit definiert.

(2) Lagerstabilitätstest:

Ein Behälter wurde mit der Beschichtungszusammensetzung gefüllt und verschlossen. Der verschlossene Behälter wurde unter atmosphärischen Bedingungen bei einer Temperatur von 50º C stehen gelassen und Veränderungen der Beschichtungszusammensetzung wurden mit bloßem Auge begutachtet. Es wurde auch eine Aluminiumplatte mit der Beschichtungszusammensetzung durch Sprühen überzogen und auf 160º C für 20 Minuten jeden Tag besprüht. Veränderungen des Beschichtungsfilmes wurden mit bloßem Auge begutachtet. Tabelle 1 aufgegebene Menge (Teile) Bsp. Nr. Wäßriges kolloidales Siliciumdioxid mit Feststoffgehalt von 30% Methyltrimethoxysilan Isopropanol Derivat v. v. Glycol Aliphat. Keton Ester -Fortsetzung- aufgegebene Menge (Teile) Bsp. Nr. Wäßriges kolloidales Siliciumdioxid mit Feststoffgehalt von 30% Methyltrimethoxysilan Isopropanol Derivat v. v. Glycol Aliphat. Keton Ester -Fortsetzung- Flüssiges Medium in der Zusammensetzung (%) (% auf Basis des flüssigen Mediums) Bsp. Nr. Wasser Alkohol Derivat v. Glycol Aliphat. Keton Ester pH der Zusammensetaung Feststoffgehalt der Zusammensetzung (%) -Fortsetzung- Flüssiges Medium in der Zusammensetzung (%) (% auf Basis des flüssigen Mediums) Bsp. Nr. Wasser Alkohol Derivat v. Glycol Aliphat. Keton Ester pH der Zusammensetzung Feststoffgehalt der Zusammensetzung (%) -Fortsetzung- Flüssiges Medium in der Zusammensetzung (%) (% auf Basis des flüssigen Mediums) Bsp. Nr. Wasser Alkohol Derivat v. Glycol Aliphat. Keton Ester pH der Zusammensetzung Feststoffgehalt der Zusammensetzung (%) Bemerkungen: EGMBE: Ethylenglycolmonobutylether; EGMEE : Ethylenglycolmonoethylether EGMME: Ethylenglycolmonomethylether; DEGMDE : Diethylenglycoldimethylether MEK : Methylethylketon; MA: Methanol; EAc : Ethylacetat; EGMMEA:Ethylenglycolmonomethyletheracetat; IPA: Isopropanol Com. Ex. : Vergleichsbeispiel

Beispiele 6 und 7

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit Ausnahme dessen, daß die Mengen der Dispersion des wäßrigen kolloidalen Siliciumdioxids (SiO&sub2;) und des Lösungsmittels (Isopropanol/Ethylenglycolmonobutylether) verändert wurden, um zu Beschichtungszusammensetzungen zu gelangen. Die Mengen sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Die erhaltenen Beschichtungszusammensetzungen wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 begutachtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Beispiele 8 bis 11

Das Verfahren von Beispiel 6 wurde wiederholt, mit Ausnahme dessen, daß die Menge an Ethylenglycolmonobutylether gemäß Tabelle 2 verändert wurde und daß Isopropanol nicht eingesetzt wurde, um zu Beschichtungszusammensetzungen zu gelangen.
Die erhaltenen Beschichtungszusammensetzungen wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 begutachtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Beispiel 12 und 13

Das Verfahren von Beispiel 2 wurde wiederholt, mit Ausnahme dessen, daß der pH der Zusammensetzung auf 2,5 geändert wurde (Beispiel 12) oder auf 6,5 (Beispiel 13), um zu Beschichtungszusammensetzungen zu gelangen. Die erhaltenen Beschichtungszusammensetzungen wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 begutachtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Beispiel 14

Das Verfahren von Beispiel 2 wurde wiederholt, mit Ausnhame dessen, daß Triethanolamin anstelle des wäßrigen Ammoniaks eingesetzt wurde, um zu einer Beschichtungszusammensetzung zu gelangen.
Die erhaltene Beschichtungszusammensetzung wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 begutachtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt. Tabelle 2 aufgegebene Menge (Teile) Flüss. Medium i. d. Zusammensetzung (% auf Basis d.flüss.Mediums) Bsp. Nr. wäßr. kolloid. SiO&sub2; mit Festst.-gehalt v. 30 % Methyltrimethoxysilan Isopropanol Ethylenglycolmonobutylether Wasser Methanol Isopropanol pH der Zusammensetzung Feststoffgehalt der Zusammensetzung %

Beispiel 15

Eine Menge von 30 Teilen einer Dispersion eines wäßrigen kolloidalen Siliciumdioxids mit einem Siliciumdioxidgehalt von 20 %, einer Teilchengröße von 5 bis 20 mum und einem pH von 3,0 sowie 36,7 Teile Methyltriethoxysilan und 0,1 Teile Essigsäureanhydrid wurden miteinander vermischt. Nachdem das Gemisch bei 30º C für 24 Stunden gerührt wurde, um die Hydrolyse zu vervollständigen, wurde dem Gemisch 32 Teile Ethanol hinzugegeben. Anschließend wurde der Überschuß an Wasser in dem Gemisch durch azeotrope Destillation mit dem Ethanol bei 30º C unter verringertem Druck von 100 Torr entfernt. Eine Menge von 50 Teilen Ethylenglycolmonobutylether wurde dem Gemisch hinzugegeben, um zu einer Beschichtungszusammensetzung mit einem Feststoffgehalt von etwa 20 % zu gelangen.
Die Eigenschaften des Gegenstandes der erhaltenen Beschichtungszusammensetzung wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 begutachtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 enthalten.

Vergleichsbeispiel 11

Das Verfahren von Beispiel 15 wurde wiederholt mit Ausnahme dessen, daß eine Menge von 50 Teilen Isobutanol anstelle von 50 Teilen Ethylenglycolmonobutylether verwendet wurde, um zu einer Beschichtungszusammensetzung zu gelangen.
Die erhaltene Beschichtungszusammensetzung wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 begutachtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt. Tabelle 3 Filmeigenschaft Bsp. Nr. Transparenz Aussehen des Filmes Bleistifthärtetest Adhäsionstest Lösungsmittelresistenztest Kochwasserresistenztest Salzsprühtest Fortsetzung Filmeigenschaft Bsp. Nr. Transparenz Aussehen des Filmes Bleistifthärtetest Adhäsionstest Lösungsmittelresistenztest Kochwasserresistenztest Salzsprühtest Vergl.bsp. - Fortsetzung - Filmeigenschaft Lagerstabilitätstest (beschleunigt bei 50º C) Bsp. Nr. Beschleunigter Bewetterungstest Temperatur der Wärmebeständigkeit (ºC) Überzugszusammensetzung Aussehen des Filmes Am 60. Tag wurde eine leichte Trübung beobachtet. Am 60. Tag wurden keine Veränderungen beobachtet. Am 60. Tag wurde eine leichte Mattheit beobachtet. Am 50. Tag wurde der Film matt. - Fortsetzung - Filmeigenschaft Lagerstabilitätstest (beschleunigt bei 50º C) Bsp. Nr. Beschleunigter Bewetterungstest Temperatur der Wärmebeständigkeit (ºC) Überzugszusammensetzung Aussehen des Filmes Am 50. Tag wurde eine leichte Trübung beobachtet. Am 60. Tag wurden keine Veränderungen beobachtet. - Fortsetzung - Filmeigenschaft Lagerstabilitätstest (beschleunigt bei 50º C) Bsp. Nr. Beschleunigter Bewetterungstest Temperatur der Wärmebeständigkeit (ºC) Überzugszusammensetzung Aussehen des Filmes Vergl. bsp. Am 60. Tag wurden keine Veränderungen beobachtet. Am 50. Tag wurde eine leichte Trübung beobachtet. Am 15. Tag gelierte die Zusammensetzung. Am 20. Tag wurde die Zusammensetzung trübe. Am 30. Tag wurde die Zusammensetzung trübe. Am 5. Tag wurde der Film matt. Am 20. Tag wurde der Film matt. Am 10. Tag hob sich der Film ab. - Fortsetzung - Filmeigenschaft Lagerstabilitätstest (beschleunigt bei 50º C) Bsp. Nr. Beschleunigter Bewetterungstest Temperatur der Wärmebeständigkeit (ºC) Überzugszusammensetzung Aussehen des Filmes Am 20. Tag wurde die Zusammensetzung trübe. Am 40. Tag wurde die Zusammensetzung trübe. Am 10. Tag wurde der Film matt. Am 30. Tag wurde der Film matt. Am 20. Tag wurde im Film Rißbildung beobachtet.
Die im Beispiel 1 hergestellte Beschichtungszusammensetzung ließ man etwa ein Jahr in der Atmosphäre bei Raumtemperatur stehen, um die Lagerstabilität zu beobachten. Als Ergebnisse wurden keine anormalen Veränderungen in der Beschichtungszusammensetzung und bei den Eigenschaften des Beschichtungsfilmes beobachtet. Die Lagerstabilität der Beschichtungszusammensetzung, die im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurde, wurde ebenso in einer Atmosphäre und bei Raumtemperatur beobachtet. Als Ergebnis zeigte sich, daß nach drei Monaten die Zusammensetzung gelierte.
In der Tabelle 3 bedeutet der Bindestrich "-", daß ein Beschichtungsfilm nicht gebildet wurde. Dem entsprechend konnten die Eigenschaften nicht eingeschätzt werden.
Wie oben ausgeführt ist die Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung hinsichtlich ihrer Lagerstabilität in ausreichender Weise verbessert, was bei dem konventionellen Beschichtungszusammensetzungen erwünscht war. Die Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung zeigt daher eine bemerkenswerte, ausgezeichnete Lagerstabilität für einen langen Zeitraum, d. h. für nicht weniger als ein Jahr, obgleich übliche Beschichtungszusammensetzungen nur Lagerstabilitäten für etwa nicht mehr als drei Monate bei Raumtemperatur zeigen. Weiterhin ist das Verfahren zur Herstellung der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung sehr einfach und bequem, da keine Notwendigkeit für die Entfernung von Wasser aus der Beschichtungszusammensetzung mit Hilfe eines komplizierten Prozesses der azeotropen Destillation besteht, um den Wassergehalt in der Beschichtungszusammensetzung zu steuern. Die verschiedenen Lösungsmittel, die in üblichen Beschichtungszusammensetzungen nicht verwendet werden können, können hier eingesetzt werden, da die filmbildende Eigenschaft der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung nicht verschlechtert wird, auch wenn diese Lösungsmittel enthalten sind. Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Beschichtungszusammensetzung mit ausgezeichneter Lagerstabilität bereitgestellt, auch wenn die Zusammensetzung einen großen Feststoffgehalt aufweist.
Die vorliegende Erfindung zeigt nicht nur eine verbesserte Lagerstabilität, sondern erfaßt auch einen bemerkenswert großen Bereich der Formulierungen. Dementsprechend kann die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung auf verschiedenen Gebieten angewendet werden.

Claims

1. Beschichtungszusammensetzung, umfassend ein Siliciumdioxid, ein Organohydroxysilan, ein Teilkondensat des Organohydroxysilans und ein flüssiges Medium, das Ethylenglycolmonobutylether in einer Menge von wenigstens 20 Gewichts-% enthält.

2. Beschichtungszuammensetzung nach Anspruch 1, worin das Siliciumdioxid ein kolloidales Siliciumdioxid ist.

3. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Siliciumdioxid ein saures kolloidales Siliciumdioxid ist.

4. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Organohydroxysilan eine Verbindung ist, die durch die allgemeine Formel (I) dargestellt wird

R¹Si(OH)&sub3; (I)

worin R¹ eine Gruppe ist, ausgewählt aus der Gruppe, die aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, der Vinylgruppe, 3,4- Epoxycyclohexylethylgruppe, gamma-Glycidoxypropylgruppe, gamma- Methacryloxypropylgruppe, gamma-Mercaptopropylgruppe und gamma- Chlorpropylgruppe besteht.

5. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, die feste Komponenten in einer Menge von 5 bis 40 Gewichts-% enthält, bezogen auf die Beschichtungszusammensetzung.

6. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 5, worin die festen Komponenten das Siliciumdioxid, das Organohydroxysilan und das Teilkondensat des Organohydroxysilans umfassen.

7. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 5, worin die feten Komponenten 30 bis 90 Gewichts-% des Siliciumdioxids und 10 bis 70 % des Organohydroxysilans und des Teilkondensates des Organohydroxysilnas umfassen, bezogen auf die festen Komponenten.

8. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, die einen pH von 2 bis 7 aufweist.