DE60035776T2

DE60035776T2 - Zusammensetzung für abriebfeste beschichtung

Info

Publication number: DE60035776T2
Application number: DE60035776T
Authority: DE
Inventors: Karl W. Huntington Beach TERRY; Bryan S. Newport Beach LEMBO
Original assignee: SDC Coatings Inc
Current assignee: SDC Coatings Inc
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 2000-04-21
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2020-04-22
Also published as: JP2002543235A; DE60035776D1; EP1175466A1; WO2000064992A1; EP1175466B1; AU4479900A; MXPA01010686A; ES2291200T3; ATE368711T1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Beschichtungszusammensetzungen sowie Beschichtungszusammensetzungen und Verfahren zum Herstellen und Verwenden derartiger Beschichtungszusammensetzungen, die, wenn sie gehärtet sind, weitgehend transparente Beschichtungen mit Abriebfestigkeit und einem an der des Substrats angepassten Brechzahl ergeben und die auch so konzipiert werden können, dass sich der Umfang der Farbabsorption kontrollieren kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls flüssige Beschichtungszusammensetzungen mit verbesserter Stabilität und verbesserter Abriebfestigkeit und betrifft ebenfalls Verfahren zum Herstellen und Verwenden derartiger Beschichtungszusammensetzungen, wobei die flüssigen Beschichtungszusammensetzungen von wässrig-organischen Lösemittelmischungen abgeleitet sind.
Die Internationale Patentveröffentlichung der WIPO WO 98/46692 offenbart eine Zusammensetzung zur Schaffung einer abriebfesten Beschichtung auf einem Substrat. Die EP-P-0407174 offenbart stark tönbare, abriebfeste Beschichtungen. Die US-P-5 102 695 offenbart klare, abriebfeste, tönbare Beschichtungszusammensetzungen, die auf Siloxan/Siliciumdioxid-Hybrid-Überzugsharzen basieren, und die US-P-5 789 082 offenbart eine warmhärtende Beschichtungszusammensetzung, die wirksame Mengen eines Epoxy-funktionellen Silans enthalten, Metalloxid-Mischkolloid und kolloidales Siliciumdioxid.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls flüssige Beschichtungszusammensetzungen mit verbesserter Abriebfestigkeit und verbesserter Stabilität, wobei die flüssigen Beschichtungszusammensetzungen deriviert sind von wässrigorganischen Lösemittelmischungen, die wirksame Mengen an Epoxy-funktionellem Silan enthalten, einer Karbonsäurekomponente, einer kolloidalen Metalloxidkomponente und eines Disilans.
2. Beschreibung des fachlichen Hintergrunds der Erfindung
Auf Siliciumdioxid basierende Beschichtungen, die auf Kunststoffmaterialien abgeschieden sind, sind wegen ihrer Abriebfestigkeit und Wetterfestigkeit nützlich, die auf diese Weise die Gebrauchsfähigkeitsdauer des Kunststoffmaterials verlängern.
Diese Beschichtungen sind in den meisten Fällen nicht an der Brechzahl des Kunststoffmaterials angepasst und ermöglichen das Entstehen von Interferenzmustern, was darauf zurückzuführen ist, dass die Brechzahl zwischen dem gehärteten Film der Beschichtung und dem Material des Kunststoffsubstrats fehlangepasst ist. Diese Fehlanpassung führt zu einem erhöhten Reflexionsvermögen des beschichteten Kunststoffmaterials und zu erhöhten Materialfehlern infolge des erhöhten Reflexionsvermögens.
Durch die vorliegende Erfindung werden diese und andere Probleme gelöst, die sich auf dem Fachgebiet im Bezug auf Brechzahlfehlanpassungen ergeben haben.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung wird offenbart in den Ansprüchen 1, 23 und 24 sowie in den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen 2 bis 22.
Die vorliegende Erfindung gewährt Zusammensetzungen mit verbesserter Stabilität, die beim Auftrag auf eine Vielzahl von Substraten und nach der Härtung transparente Beschichtungen erzeugen, die über abriebfeste Eigenschaften verfügen und eine an die des Substrats angepasste Brechzahl haben und die so konzipiert werden können, dass man den Umfang der Farbabsorption kontrollieren kann.
Die Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann eine wässrig-organische Lösemittelmischung aufweisen, die etwa 10% bis etwa 90 Gew.% bezogen auf die Gesamtfeststoffe der Zusammensetzung eine Mischung von Hydrolyseprodukten und Teilkondensaten eines Epoxy-funktionellen Silans enthält, von etwa 1% bis etwa 90 Gew.% bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung eine Karbonsäure-funktionelle Verbindung, die ausgewählt ist, aus der Gruppe, bestehend aus Karbonsäuren, multifunktionellen Karbonsäuren, Säureanhydriden und Kombinationen davon, von etwa 1% bis 90 Gew.% bezogen auf die Gesamteststoffe der Zusammensetzung ein Metalloxid-Mischkolloid und von etwa 1% bis 75 Gew.% bezogen auf die Gesamtfeststoffe der Zusammensetzung ein Disilan. In die Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können ferner von etwa 0,1% bis etwa 50 Gew.% bezogen auf die Gesamteststoffe der Zusammensetzung eine Mischung von Hydrolyseprodukten und Teilkondensaten eines oder mehrerer Silan-Additive einbezogen sein, von etwa 0,1% bis 75 Gew.% bezogen auf die Gesamtfeststoffe der Zusammensetzung eines kolloidalen Siliciumdioxid-Materials, von etwa 0,1% bis 75 Gew.% bezogen auf die Gesamtfeststoffe der Zusammensetzung eines tetrafunktionellen Silans.
In einer der Rezepturen der Beschichtungszusammensetzung kann die Beschichtungszusammensetzung ebenfalls von etwa 1% bis 75 Gew.% bezogen auf die Gesamtfeststoffe der Zusammensetzung ein tetrafunktionelles Silan enthalten. In die Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können ferner von etwa 0,1% bis etwa 50 Gew.% einer Mischung von Hydrolyseprodukten und Teilkondensaten eines oder mehrerer Silan-Additive bezogen auf die Gesamtfeststoffe der Zusammensetzung einbezogen sein.
Eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung von Beschichtungszusammensetzungen mit verbesserter Stabilität, die transparente Beschichtungen nach dem Härten ergeben. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung stabiler Beschichtungszusammensetzungen, die transparente Beschichtungen nach dem Härten ergeben und die über verbesserte Hafteigenschaften, verbesserte Beständigkeit gegenüber Rissbildung und über eine an die des Substrats angepasste Brechzahl verfügen.
Weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Ansprüchen offensichtlich.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In der Erfindung sind andere Ausführungsformen möglich oder diese lässt sich auf unterschiedlichen Wegen praktiziert oder ausgeführt werden. Ebenfalls gilt als selbstverständlich, dass die hierin zum Einsatz gelangende Begriffswahl und Terminologie dem Zweck der Beschreibung dient und diese nicht als einschränkend auszulegen sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft Beschichtungszusammensetzungen mit verbesserter Stabilität, die bei Auftrag auf eine Vielzahl von Substraten nach dem Härten weitgehend transparente, abriebfeste Beschichtungen bilden, die über eine verbesserte Haftung, verbesserten Widerstand gegen Rissbildung verfügen und eine an die des Substrats angepasste Brechzahl haben.
Zur Messung der Brechzahlen der gehärteten Beschichtungszusammensetzungen wurde jede Zusammensetzung auf eine saubergeätzte Platte aus Bleisilicatglas durch Tauchbeschichten mit 2 Inch pro Minute und Härten für eine Dauer von 1 Stunde bei 120°C aufgebracht. Die Brechzahlen wurden unter Verwendung eines "Bausch und Lomb Abbe-3L-Refraktometers" gemessen. Als Kontaktflüssigkeit wurde entweder Diiodmethan oder 1-Bromnaphthalen verwendet. Die Standardprozeduren für die Messung und Gerätewartung, die in der Bedienungsanweisung für das Bausch und Lomb Abbe-3L-Refraktometer enthalten waren, wurden für die Datenerfassung und -verarbeitung benutzt.
Zum Testen der Haftung der beschichteten Artikel wurden die Prozeduren des Standards ASTM D-3359, d.h. der Klebebandtest, eingehalten. Zum Testen beschichteter Proben wurden die Beschichtungszusammensetzungen auf ADC- Linsen aufgebracht und bei einer Temperatur im Bereich von 95° bis 120°C für eine Dauer von 3 Stunden gehärtet. Unter Anwendung der folgenden Tests wurden halbquantitative Bestimmungen des Umfanges der Rissbildung und der Größe der Haftung ausgeführt.
Ein typischer Test auf Rissbildung und Haftung besteht darin, dass ein beschichteter Artikel in gefärbtes, siedendes Wasser oder siedendes Leitungswasser für eine Zeitdauer von beispielsweise 30 bis mehr Minuten eingetaucht wird, gefolgt von einer Untersuchung der Rissbildung und einem Test auf Haftung. Insbesondere wurden Linsen in "BPI Black Tint" (Brain Power, Inc.) unter den Bedingungen des Siedens getestet. Bei diesem Test wurde eine Flasche von BPI-Farbe (ungefähr 100 Gramm) bis auf etwa 900 Gramm mit Leitungswasser verdünnt und zum Sieden gebracht. Der beschichtete Artikel wurde in die siedende Lösung für eine Dauer von 30 Minuten eingetaucht. Der beschichtete Artikel wurde aus der Farblösung entnommen und auf Rissbildung untersucht und auf Haftung getestet.
Bei der Messung der Kontrolle der Farbabsorption besteht ein typischer Test darin, dass der beschichtete Artikel an einer Farbmischung wie vorstehend entweder in deionisiertem oder in Leitungswasser für eine Dauer von 15 Minuten bei einer Temperatur im Bereich zwischen 90° und 100°C exponiert wird. Die Lichtdurchlässigkeit wird unter Verwendung eines Gardner XL-835 Colometers in Abständen von 15 Minuten gemessen.
Beim Test der Abriebfestigkeit beschichteter Substrate kann irgendeine einer beliebigen Reihe von quantitativer Messmethoden eingesetzt werden, einschließlich der Taber-Test (ASTM D-4060), der Taumel-Test und die Standardmethode für den modifizierten Bayer-Test, die beschrieben wurde in "The AR Council of America Standard Testing Procedures", Kapitel 5.2.5, bei der es sich um eine Variation der Testmethode ASTM F735-81 handelt. Darüber hinaus gibt es eine Reihe von qualitativen Prüfmethoden, die zur Messung der Abriebfestigkeit zur Anwendung gelangen können, einschließlich der "Steel Wool Test" und der "Eraser Test". Beim "Steel Wool Test" und dem "Eraser Test" werden probebeschichtete Substrate unter reproduzierbaren Bedingungen geritzt (konstante Last, Frequenz usw.). Die geritzten Testproben werden sodann verglichen und gegenüber Standardproben bewertet. Eine halbquantitative Anwendung dieser Testmethoden umfasst die Anwendung eines Instrumentes, wie beispielsweise ein Spektrophotometer oder ein Colorimeter zur Messung der Ritzspuren auf dem beschichteten Substrat als Trübungszunahme.
Die gemessene Abriebfestigkeit einer gehärteten Beschichtung auf einem Substrat ist unabhängig davon, ob sie mit Hilfe des modifizierten Bayer-Tests gemessen wurde, des Taber-Tests, des "Steel Wool Tests", "Eraser Tests", des Taumel-Tests usw., zum Teil eine Funktion der Härtungstemperatur und der Härtungsdauer. In der Regel führen höhere Temperaturen und längere Härtungszeiten zu einer höheren gemessenen Abriebfestigkeit. Normalerweise werden die Härtungstemperatur und Härtungsdauer auf Kompatibilität mit dem Substrat ausgewählt, obgleich gelegentlich aufgrund von Beschränkungen im Bezug auf Verfahren und/oder Anlage geringere als optimale Härtungstemperaturen und Härtungszeiten angewendet werden. Der Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass andere Variablen, wie beispielsweise Auftragsdicke und Beschaffenheit des Substrats, ebenfalls einen Einfluss auf die gemessene Abriebfestigkeit haben werden. Im Allgemeinen wird es für jeden Typ eines Substrats und für jede Beschichtungszusammensetzung eine optimale Auftragsdicke geben. Das Optimum von Härtungstemperatur, Härtungsdauer, Auftragsdicke und dergleichen lässt sich vom Fachmann auf dem Gebiet mühelos empirisch ermitteln.
In der Testmethode, die zur Bestimmung der Abriebfestigkeit der Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung eingesetzt wurde, wurde ein kommerziell verfügbares Alundum (Kornkenngröße 1524, Körnung 12, Alundum ZF), vertrieben von Norton Advanced Ceramics of Canada Inc., 8001 Daly Street, Niagara Falls, Ontario, als abrasives Material verwendet. Bei diesem Test wurden 540 Gramm Alundum in ein mit vier Linsen ausgestattetes Gestell von 9 5/16'' × 6 3/4'' geladen. Die jeweilige Reihe von vier Linsen, im typischen Fall zwei Linsen aus Poly(diethylenglykol-bis-allylcarbonat), hierin bezeichnet als ADC-Linsen und zwei beschichtete Linsen wurden einem Hub von 4 Inch (die Hubrichtung war in Übereinstimmung mit der Gestelllänge von 9 5/16'') bei einer Schwingfrequenz von 300 Hüben pro Minute für insgesamt 4 Minuten ausgesetzt. Das Linsengestell wurde nach den ersten 2 Minuten der Schwingungen durch Drehen um 180° in eine neue Position gebracht. Das Neupositionieren des Gestells wurde angewendet, um den Einfluss etwaiger Ungleichmäßigkeiten im Schwingmechanismus zu reduzieren. Die ADC-Vergleichslinsen, die verwendet wurden, waren Silor70mm-Plano-FSV-Linsen, erworben über Essilor of America, Inc. of St. Petersburg, Florida. Die vorstehend beschriebene Prozedur wurde geringfügig gegenüber derjenigen modifiziert, die von dem AR Council of America beschrieben wurde, indem das Gewicht des Alundums erhöht wurde, um die erhöhte Oberfläche des größeren Gestells zu kompensieren. Das vorstehend beschriebene Gestell nimmt 4 Linsen auf.
Die auf den Linsen erzeugte Trübung wurde sodann auf einen GardnerXL-835-Colorimeter gemessen. Die Trübungszunahme für jede Linse wurde als Differenz zwischen der Anfangstrübung auf den Linsen und der Trübung nach dem Test bestimmt. Das Verhältnis der Trübungszunahme auf den ADC-Vergleichslinsen zu der Trübungszunahme auf den beschichteten Probelinsen wurde sodann als resultierende Abriebfestigkeit des Auftragsmaterials aufgezeichnet. Ein Quotient, der größer ist als 1, zeigt eine Beschichtung an, die eine größere Abriebfestigkeit gewährt als die der unbeschichteten ADC-Vergieichslinsen. Dieser Quotient wird üblicherweise als Zahl oder Wert als das "Bayer-Verhältnis" bezeichnet. Beschichtungen mit hoher Abriebfestigkeit besitzen größere Bayer-Zahlen als Beschichtungen mit geringerer Abriebfestigkeit.
Als vereinbart sollte folgendes gelten: (a) die Beschreibungen von Beschichtungssystemen hierin, die Epoxy-funktionelle Silane enthalten, Silan-Additive, die keine Epoxy-funktionelle Gruppe enthalten und die Carbonsäure-Komponente, beziehen sich auf die Ausgangssilane und Carbonsäure-Komponenten, aus denen das Beschichtungssystem erzeugt ist, (b) wenn die Epoxyfunktionellen Silane und Silan-Additive, die keine Epoxy-funktionelle Gruppe enthalten, mit der wässrig-organischen Lösemittelmischung unter geeigneten Bedingungen vereint werden, kann es zu einer Hydrolysereaktion kommen, was zu teilweise oder vollständig hydrolysierten Spezies führt, (c) die resultierenden vollständig oder teilweise hydrolysierten Spezies, können sich unter Erzeugung von Mischungen von multifunktionellen, oligomeren Siloxan-Spezies vereinen, (d) die oligomeren Siloxan-Spezies können unter Umständen Hydroxy-Teile und Alkoxy-Teile als Seitengruppen enthalten und werden aus einer Silicium-Sauerstoff-Matrix aufgebaut, die sowohl Silicium-Sauerstoff-Siloxan-Bindungen als Säurebindungen enthalten als auch Bindungen von Silicium-Sauerstoff-Carbonsäure-Komponente, (e) die resultierenden Mischungen sind dynamische oligomere Suspensionen, die strukturellen Änderungen unterliegen, die von einer Mehrzahl von Faktoren abhängig sind, einschließlich Temperatur, pH-Wert, Wassergehalt, Katalysatorkonzentration und dergleichen.
Es sollte ebenfalls als selbstverständlich gelten, dass: (a) hierin die Beschreibungen von Beschichtungssystemen, die Epoxy-funktionelle Silane enthalten, tetrafunktionelle Silane, Disilane, Silan-Additive, die keine Epoxy-funktionelle Gruppe enthalten, sowie die Carbonsäure-Komponente, sich auf die Ausgangssilane und Carbonsäure-Komponenten beziehen, aus denen das Beschichtungssystem erzeugt ist, (b) wenn die Epoxy-funktionellen Silane, tetrafunktionellen Silane, Disilane und Silan-Additive, die keine Epoxy-funktionelle Gruppe enthalten, mit der wässrig-organischen Lösemittelmischung unter den entsprechenden Bedingungen vereint werden, eine Hydrolysereaktion abläuft, die teilweise oder vollständig hydrolysierte Spezies zur Folge hat, (c) die resultierenden vollständig oder teilweise hydrolysierten Spezies unter Erzeugung von Mischungen von multifunktionellen oligomeren Siloxan-Spezies vereint werden können, (d) die oligomeren Siloxan-Spezies unter Umständen Hydroxy- und Alkoxy-Teile als Seitengruppen enthalten können und eine Silicium-Sauerstoff-Matrix aufweisen, die sowohl Silicium-Sauerstoff-Siloxan-Bindungen enthält als auch Bindungen der Silicium-Sauerstoff-Carbonsäure-Komponente, (e) die resultierenden Mischungen dynamische oligomere Suspensionen sind, die strukturellen Änderungen unterliegen, die abhängig sind von einer Vielzahl von Faktoren, einschließlich Temperatur, pH-Wert, Wassergehalt, Katalysatorkonzentration und dergleichen.
Es sollte ferner als selbstverständlich gelten, dass: (a) hierin die Beschreibungen von Beschichtungssystemen, die Epoxy-funktionelle Silane enthalten, tetrafunktionelle Silane, Silan-Additive, die keine Epoxy-funktionelle Gruppe enthalten, und die Carbonsäure-Komponente, sich auf die Ausgangssilane und Carbonsäure-Komponenten beziehen, aus denen das Beschichtungssystem erzeugt ist, (b) wenn die Epoxy-funktionellen Silane, tetrafunktionellen Silane und Silan-Additive, die keine Epoxy-funktionelle Gruppe enthalten, mit der wässrigorganischen Lösemittelmischung unter den entsprechenden Bedingungen vereint werden, eine Hydrolysereaktion abläuft, die teilweise oder vollständig hydrolysierte Spezies zur Folge hat, (c) die resultierenden vollständig oder teilweise hydrolysierten Spezies unter Erzeugung von Mischungen von multifunktionellen oligomeren Siloxan-Spezies vereint werden können, (d) die oligomeren Siloxan-Spezies unter Umständen Hydroxy- und Alkoxy-Teile als Seitengruppen enthalten können und eine Silicium-Sauerstoff-Matrix aufweisen, die sowohl Silicium-Sauerstoff-Siloxan-Bindungen aufweist als auch Bindungen von Silicum-Sauerstoff-Carbonsäure-Komponente, (e) die resultierenden Mischungen dynamische oligomere Suspensionen sind, die strukturellen Änderungen unterliegen, die abhängig sind von einer Vielzahl von Faktoren, einschließlich Temperatur, pH-Wert, Wassergehalt, Katalysatorkonzentration und dergleichen.
Die Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung weist eine wässrig-organische Lösemittelmischung auf, die von etwa 10% bis etwa 90 Gew.% bezogen auf die Gesamtfeststoffe der Zusammensetzung eine Mischung von Hydrolyseprodukten und Teilkondensaten eines Epoxy-funktionellen Silans enthält; von etwa 1% bis etwa 90 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung eine Carbonsäure-funktionelle Verbindung, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Carbonsäuren, multifunktionellen Carbonsäuren, Säureanhydriden und Kombinationen davon; von etwa 1% bis etwa 90 Gew.% bezogen auf die Gesamtfeststoffe der Zusammensetzung ein zusammengesetztes Metalloxid-Kolloid; und von etwa 1% bis 75 Gew.% bezogen auf die Gesamtfeststoffe der Zusammensetzung ein Disilan. Die Menge des Epoxyfunktionellen Silans, der Carbonsäure-Komponente, des zusammengesetzten Metalloxid-Sols und Disilans, die zum Einsatz gelangen, kann stark variieren und wird in der Regel abhängig sein von den in der Beschichtungszusammensetzung und der gehärteten Beschichtung angestrebten Eigenschaften sowie von der Endanwendung des Substrats, auf die die Beschichtungszusammensetzung aufgebracht wird. In der Regel können jedoch wünschenswerte Ergebnisse erhalten werden, wo das Molverhältnis der Epoxy-funktionellen Silan-Komponente zu der Disilan-Komponente und der kolloidalen Metalloxid-Komponente, die in der Beschichtungszusammensetzung vorliegen, ein Verhältnis von etwa 0,05:1 bis 2:1 ist und das Molverhältnis der Dilsilan-Komponente zu dem zusammengesetzten Metalloxid-Kolloid, das in der Beschichtungszusammensetzung vorliegt, im Bereich von etwa 0,01:1 bis etwa 50:1 liegt.
Obgleich das Vorhandensein von Wassern in der wässrig-organischen Lösemittelmischung zur Erzeugung von Hydrolyseprodukten der Silan-Komponenten der Mischung erforderlich ist, kann die eigentliche Wassermenge stark variieren. In der wässrig-organischen Lösemittelmischung muss jedoch eine ausreichende Wassermenge vorhanden sein, um eine weitgehend homogene Beschichtungsmischung von Hydrolyseprodukten und Teilkondensaten der Alkoxy-funktionellen Silane (d.h. des Epoxy-funktionellen Silans und anderer Komponenten des Silan-Additivs) zu schaffen, die beim Auftrag und Härten auf einem Artikel eine weitgehend transparente Beschichtung gewährt. Derartige Beschichtungen lassen sich durch Einsatz einer stöchiometrischen Menge Wasser erhalten, zum Beispiel die Wassermenge, die für die Hydrolyse der Summe der hydrolysierbaren Alkoxy-Gruppen an den Alkoxysilan-Komponenten in der Beschichtungsmischung erforderlich ist. Die Abriebfestigkeit des beschichteten Artikels wird von der Konzentration an Wasser in der Ausgangsbeschichtungsmischung sowie von dem Vorhandensein und der Konzentration eines Kondensationskatalysators beeinflusst. Beispielsweise erfordern Beschichtungsmischungen, die eine geringe Wasserkonzentration enthalten (zum Beispiel eine stöchiometrische Konzentration von Wasser) gegebenenfalls einen Cokatalysator für die Mineralsäure-Hydrolyse, um eine ausreichende Hydrolyse zu gewährleisten, die für die Erzeugung der homogenen Beschichtungsmischung erforderlich ist, sowie einen Kondensationskatalysator, um Beschichtungszusammensetzungen zu erhalten, die nach dem Härten die angestrebten Eigenschaften der Abriebfestigkeit besitzen. Die in der wässrig-organischen Lösemittelmischung vorliegende Wassermenge liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 1 bis etwa 10 äquivalenten Wasser für jede hydrolysierbare Alkoxy-Gruppe. Die wirksame Wassermenge und die wirksame Menge und der Typ des Katalysators lassen sich empirisch ermitteln.
Der Lösemittelbestandteil der wässrig-organischen Lösemittelmischung der Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung kann jedes beliebige Lösemittel oder eine Kombination von Lösemitteln sein, die mit der Epoxy-funktionellen Silan-, der Carbonsäure-Komponente, der kolloidalen Metalloxid-Komponente, der kolloidalen Siliciumdioxid-Komponente, dem Disilan und dem tetrafunktionellen Silan kompatibel ist. Beispielsweise kann der Lösemittelbestandteil der wässrig-organischen Lösemittelmischung ein Alkohol sein, ein Ether, ein Glykol oder ein Glykolether, ein Keton, ein Ester, ein Glykoletheracetat und Mischungen davon. Alkohole, die als der Lösemittelbestandteil zum Einsatz gelangen können, werden durch die Formel ROH dargestellt, worin R eine Alkyl-Gruppe ist, die 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome enthält. Beispiele für Alkohole, die als Lösemittelbestandteil der wässrig-organischen Lösemittelmischung, die in der Praxis der vorliegenden Erfindung zum Einsatz gelangt, in Frage kommen, sind: Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Isobutanol, sec-Butanol, tert-Butanol, Cyclohexanol, Pentanol, Octanol, Decanol und Mischungen davon.
Glykole, Ether und Glykolether, die als der Lösemittelbestandteil der wässrig-organischen Lösemittelmischung eingesetzt werden können, werden dargestellt durch die Formel R¹-(OR²)_x-OR¹ worin x 0, 1, 2, 3 oder 4 beträgt, R¹ ist Wasserstoff oder eine Alkyl-Gruppe, die 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome enthält, und R² ist eine Alkylen-Gruppe, die 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome enthält, sowie Kombinationen davon.
Beispiele für Glykole, Ether und Glykolether mit der vorstehend festgelegten Formel und die als der Lösemittelbestandteil der wässrig-organischen Lösemittelmischung für die Beschichtungszusammenstetzungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind: Di-n-butylether, Ethylenglykoldimethylether, Propylenglykoldimethylether, Propylenglykolmethylether, Dipropylenglykolmethylether, Tripropylenglykolmethylether, Dipropylenglykoldimethylether, Tripropylenglykoldimethylether, Ethylenglykolbutylether, Diethylenglykolbutylether, Ethylenglykoldibutylether, Ethylenglykolmethylether, Diethylenglykolethylether, Diethylenglykoldimethylether, Ethylenglykolethylether, Ethylenglykoldiethylether, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Butylenglykol, Dibutylenglykol, Tributylenglykol und Mischungen davon. Zusätzlich zu den vorgenannten sind für die wässrig-organische Lösemittelmischung cyclische Ether geeignet, wie beispielsweise Tetrahydrofuran und Dioxan.
Beispiele für Ketone, die als der organische Lösemittelbestandteil der wässrig-organischen Lösemittelmischung geeignet sind, sind Aceton, Diacetonalkohol, Methylethylketon, Cyclohexanon, Methylisobuylketon und Mischungen davon.
Beispiele von Estern, die als der organische Lösemittelbestandteil der wässrig-organischen Lösemittelmischung geeignet sind, sind Ethylacetat, n-Propylacetat, n-Butylacetat und Mischungen davon.
Beispiele für Glykoletheracetate, die als der organische Lösemittelbestandteil für die wässrig-organische Lösemittelmischung geeignet sind, sind Propylengylkolmethyletheracetat, Dipropylenglykolmethyletheracetat, Ethyl-3-ethoxypropionat, Ethylenglykolethyletheracetat und Kombinationen davon.
Das in der Formulierung der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendbare Epoxy-funktionelle Silan kann jedes beliebige Epoxy-funktionelle Silan sein, das mit der Carbonsäure-Komponente, dem zusammengesetzten Metalloxid-Kolloid und der Disilan-Komponente der Beschichtungszusammensetzung kompatibel ist, womit sich eine Beschichtungszusammensetzung ergibt, die beim Härten eine weitgehend transparente, abriebfeste Beschichtung mit einer Brechzahl erzeugt, die im Wesentlichen der Brechzahl des Substrats entspricht, auf das die Beschichtungszusammensetzung aufgebracht wird, und die eine verbesserte Haftung und einen verbesserten Widerstand gegen Rissbildung zeigt. Im Allgemeinen werden derartige Epoxyfunktionelle Silane dargestellt durch die Formel R³ _xSi(OR⁴)_4-x, worin x eine ganze Zahl 1, 2 oder 3 ist, R³ ist H, eine Alkyl-Gruppe, eine funktionalisierte Alkyl-Gruppe, eine Alkylen-Gruppe, eine Aryl-Gruppe, ein Alkyl-Ether und Kombinationen davon, die 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome enthalten und mindestens eine Epoxyfunktionelle Gruppe haben, und R⁴ ist H, eine Alkyl-Gruppe, die 1 bis etwa 5 Kohlenstoffatome enthält, eine Acetyl-Gruppe, eine -Si(OR⁵)_3-yR⁶ _y-Gruppe, worin y eine ganze Zahl 0, 1, 2 oder 3 ist, sowie Kombinationen davon, wobei R⁵ H ist, eine Alkyl-Gruppe, die 1 bis etwa 5 Kohlenstoffatome enthält, eine Acetyl-Gruppe oder eine andere -Si(OR⁵)_3-yR⁶ _y-Gruppe sowie Kombinationen davon, und R⁶ ist H, eine Alkyl-Gruppe, eine funktionalisierte Alkyl-Gruppe, eine Alkylen-Gruppe, eine Aryl-Gruppe, ein Alkyl-Ether und Kombinationen davon, die 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome enthalten und die ebenfalls eine Epoxy-funktionelle Gruppe enthalten können.
Beispiele für Epoxy-funktionelle Silane sind Glycidoxymethyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltrihydroxysilan, 3-Glycidoxypropyldimethylhydroxysilan, 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltriethoxysilan, 3-Glycidoxypropyldimethoxymethylsilan, 3-Glycidoxypropyldimethylmethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltributoxysilan, 1,3-Bis(glycidoxypropyl)tetramethyldisiloxan, 1,3-Bis(glycidoxypropyl)tetramethoxydisiloxan, 1,3-Bis(glycidoxypropyl)-1,3-dimethyl-1,3-dimethoxydisiloxan, 2,3-Epoxypropyltrimethoxysilan, 3,4-Epoxybutyltrimethoxysilan, 6,7-Epoxyheptyltrimethoxysilan, 9,10-Epoxydecylltrimethoxysilan, 1,3-Bis(2,3-epoxypropyl)tetramethoxydisiloxan, 1,3-Bis(6,7-epoxyheptyl) tetramethoxydisiloxan, 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan und dergleichen
Die Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung enthalten irgendeine Carbonsäure-Komponente, die mit dem Epoxy-funktionellen Silan, der kolloidalen Metalloxid-Komponente und der wahlweisen Siliciumdioxid-Komponente, dem wahlweisen tetrafunktionellen Silan und/oder dem Disilan kompatibel ist. Die Carbonsäure-Komponente ist zur Wechselwirkung mit den Hydrolyseprodukten und Teilkondensaten des Epoxy-funktionellen Silans und des wahlweise tetrafunktionellen Silans in der Lage, um Beschichtungszusammensetzungen zu gewähren, die beim Härten weitgehend transparente, abriebfeste Beschichtungen mit verbesserter Haftung und verbesserter Rissbeständigkeit erzeugen und die eine Brechzahl besitzen, die im Wesentlichen der Brechzahl des Substrats entspricht, auf das die Beschichtung aufgebracht ist.
Die hierin verwendete Carbonsäure-Komponente wird so verstanden, dass mono- und multifunktionelle Carbonsäuren sowie Säureanhydride einbezogen sind, die mono- und multifunktionelle Carbonsäuren erzeugen. Im Allgemeinen wird eine Carbonsäure-funktionelle Verbindung dargestellt durch die Formel R⁷(COOR⁸)_x, worin x eine ganze Zahl 1, 2, 3 oder 4 ist und worin R⁷ H ist, eine Alkyl-Gruppe, eine funktionalisierte Alkyl-Gruppe, eine Alkylen-Gruppe, eine Aryl-Gruppe, eine funktionalisierte Aryl-Gruppe, ein Alkylether und Kombinationen davon, die 1 bis 10 Kohlenstoffatome enthalten, und worin R⁸ H ist, eine Formyl-Gruppe, eine Carbonyl-Gruppe oder eine Acyl-Gruppe, wobei die Acyl-Gruppe mit einer Alkyl-Gruppe funktionalisiert sein kann, einer funktionalisierten Alkyl-Gruppe, einer Alkylen-Gruppe, einer Aryl-Gruppe, einer funktionalisierten Aryl-Gruppe, einem Alkyl-Ether und Kombinationen davon, die 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome enthalten, und worin R⁷ und R⁸ unter Umständen über eine chemische Verbindung verbunden sein können. Beispiele für Carbonsäuren, die in der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung vorliegen können, schließen ein: Essigsäure, Acrylsäure, Methacrylsäure, Ameisensäure, Propansäure, Butansäure, Benzoesäure, Äpfelsäure, Aconitsäure (cis, trans), Itaconsäure, Succinsäure, Malonsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Cyclohexylsuccinsäure, 1,3,5-Benzoltricarbonsäure, 1,2,4,5-Benzoltetracarbonsäure, 1,4-Cyclohexandicarbonsäure, 1,3-Cylohexandicarbonsäure, 1,1-Cyclohexandiessigsäure, 1,3-Cyclohexandiessigsäure, 1,3,5-Cyclohexantricarbonsäure und ungesättigte zweibasische Säuren, wie beispielsweise Fumarsäure und Maleinsäure sowie Kombinationen davon.
Beispiele für Säureanhydride, die zur Erzeugung der Carbonsäure-Komponente der Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, schließen ein: die Säureanhydride der vorgenannten Carbonsäuren, wie beispielsweise Essigsäureanhydrid, Propansäureanhydrid, Acrylsäureanhydrid, Methacrylsäureanhydrid und die cyclischen Anhydride der vorgenannten zweibasischen Säuren, wie beispielsweise Succinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid, Glutarsäureanhydrid, Trimellithsäureanhydrid, Pyromellithsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid und Maleinsäureanhydrid sowie Kombinationen davon.
Für die Hydrolyse der hierin beschriebenen Silanverbindungen kann wahlweise als ein Cohydrolyse-Katalysator zusätzlich zu der Carbonsäure-Komponente der Beschichtungszusammensetzung eine Mineralsäure verwendet werden, wie beispielsweise Salzsäure oder Salpetersäure.
Die Disilan-Komponenten der Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können jedes beliebige Disilan sein, die mit der Carbonsäure-Komponente, dem zusammengesetzten Metalloxid-Kolloid und der Epoxyfunktionellen Silan-Komponente der Beschichtungszusammensetzung kompatibel sind und eine Beschichtungszusammensetzung gewähren, die beim Härten eine weitgehend transparente, abriebfeste Beschichtung mit einer Brechzahl erzeugt, die im Wesentlichen der Brechzahl des Substrats entspricht, auf das die Beschichtungszusammensetzung aufgebracht wird, und die eine verbesserte Haftung und verbesserten Widerstand gegen Rissbildung zeigt. Im Allgemeinen lassen sich derartige Disilane durch die Formel (R⁷O)_xR⁸ _3-xSi-R⁹ _y-SiR¹⁰ _3-x(OR¹¹)_x darstellen, worin x 0, 1, 2 oder 3 beträgt und y 0 oder 1 beträgt; R⁸ und R¹⁰ sind entweder H oder eine Alkyl-Gruppe, die etwa 1 bis 10 Kohlenstoffatome enthält, eine funktionalisierte Alkyl-Gruppe, eine Alkylen-Gruppe, eine Aryl-Gruppe, eine Alkylpolyether-Gruppe sowie Kombinationen davon; R⁷ und R¹¹ sind beide H, eine Alkyl-Gruppe, die etwa 1 bis 10 Kohlenstoffatome enthält, eine Acetyl-Gruppe und Kombinationen davon. Wenn y 1 ist, dann kann R⁹ eine Alkylen-Gruppe sein, die etwa 1 bis 12 Kohlenstoffatome enthält, ein Alkylenpolyether, der etwa 1 bis 12 Kohlenstoffatome enthält, eine Aryl-Gruppe, eine Alkylensubstituierte Aryl-Gruppe, eine Alkylen-Gruppe, die ein oder mehrere Olefine enthalten kann oder ein Sauerstoff- oder Schwefelatom. Wenn x = 0 gilt, dann müssen R⁸ und R¹⁰ ein Chlor- oder Bromatom sein. Wenn Y=0 gilt, dann ist eine direkte Silicium-Silicium-Bindung vorhanden.
Beispiele für Disilane, die der vorstehend festgelegten Formel genügen, schließen ein: Bis(triethoxysilyl)ethan, Bis(triethoxysilyl)methan, Bis(trichlorsilyl)methan, Bis(triethoxysilyl)ethylen, 1,3-Bis(triethoxysilyl)ethan, Hexaethoxy-disiloxan, Hexaethoxy-disilan.
Die Metalloxid-Kolloidkomponente der vorliegenden Erfindung kann aus einer einzigen Komponente eines Metalloxid-Kolloids oder eines zusammengesetzten komplexen Metalloxid-Kolloids bestehen, das aus mehr als einer Metalloxid-Komponente besteht. Die Brechzahl der kolloidalen Metalloxid-Komponente sollte ausreichend größer sein, als die der Beschichtungsmischung, sodass die Zugabe wirksamer Mengen der kolloidalen Metalloxid-Komponente eine wünschenswerte Brechzahl für die gesamte Beschichtungszusammensetzung liefert. Für die Zwecke der Erhöhung der Brechzahl kann die kolloidale Metalloxid-Komponente jede beliebige Kombination von Titandioxid, Zirconium-dioxid, Zinnoxid, Antimonoxid, Eisenoxid, Bleioxid und/oder Bismutoxid enthalten. Die kolloidale Metalloxid-Komponente kann außerdem Aluminiumoxid und/oder Siliciumdioxid enthalten. Im Allgemeinen besteht vorzugsweise die in der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangende kolloidale Metalloxid-Komponente aus einer zusammengesetzten Mischung von zwei oder mehreren Metalloxid-Komponenten, wie sie vorstehend aufgeführt wurden, wobei mindestens eine der Metalloxid-Komponenten in der zusammengesetzten Mischung weder Aluminiumoxid noch Siliciumdioxid ist. Beispiele für kommerziell verfügbare kolloidale Metalloxid-Materialien und zusammengesetzte Materialien von Metalloxid-Komponenten sind die Suncolloid-Reihen AMT-130S, HIS-33M, HIT-30M und HIT-32M von Nissan Chemical Industries Ltd., Optolake 1130F-2 (A-8), 213F-2 (A-8) und Optolake ARC-7 und Queen Titanic-11-1 von Catalyst and Chemical Industries Ltd. Eine geeignete Auswahl der Mengen und des Typs der kolloidalen Metalloxid-Komponente, des Epoxy-funktionellen Silans, der Carbonsäure-Komponente, der kolloidalen Siliciumdioxid-Komponente, der tetrafunktionalen Silan-Komponente, der Disilan-Komponente und nach Erfordernis der wahlweisen Silan-Komponente und des Kondensationskatalysators werden ein gehärtetes Beschichtungsmaterial mit einer Brechzahl im Bereich von 1,4 bis größer als 1,7 ergeben.
Die wahlweise kolloidale Siliciumdioxid-Komponente der vorliegenden Erfindung kann entweder ein Material auf wässriger oder auf nichtwässriger Basis sein. Die kolloidale Siliciumdioxid-Komponente kann man in der Beschichtungszusammensetzung von etwa 0,1% bis 75 Gew.% bezogen auf die Gesamtfeststoffe der Zusammensetzung erwarten. Bei dem kolloidalen Siliciumdioxid handelt es sich um eine wässrige oder nichtwässrige Lösemitteldispersion von partikulärem Siliciumdioxid, wobei sich die verschiedenen Produkte hauptsächlich hinsichtlich der Partikelgröße, der Konzentration des Siliciumdioxids, des pH-Werts, des Vorhandenseins stabilisierender Ionen, des Lösemittelaufbaus und dergleichen unterscheiden. Das kolloidale Siliciumdioxid ist kommerziell unter einer Reihe verschiedener Warenzeichen verfügbar, einschließlich Nalcoag^® (Nalco Chemical Co., Naperville, IL); Nyacol^® (Nyacol Products, Inc., Ashland, MA); Snowtex^® (Nissan Chemical Industries, Ltd., Tokyo, Japan); Ludox^® (DuPont Company, Wilmington, Delaware) und Highlink OG^® (Hoechst Celanese, Charlotte, NC). Es muss festgestellt werden, dass durch Auswahl unterschiedlicher kolloidaler Siliciumdioxide sehr unterschiedliche Produkteigenschaften erhalten werden können.
Bevorzugt sind Kolloide, die saure pH-Werte haben und die etwas basische pH-Werte mit geringen Mengen an Natrium haben. Diese kolloidalen Siliciumdioxid-Materialien vermitteln eine Zunahme der Abriebfestigkeit und einen Widerstand gegen Rissbildung, die aus einer Exponierung der gehärteten Beschichtung an siedendem Leitungswasser in Bäder, siehe oben, resultieren können. Beispiele für bevorzugte Materialien von kolloidalem Siliciumdioxid sind Nalco^® 1042 und Nalco^® 1040 und dergleichen. Basische kolloidale Siliciumdioxid-Materialien, die höhere pH-Werte besitzen und/oder eine höhere Konzentration von Natriumionen führen zu gehärteten Beschichtungszusammensetzungen, die eine Abriebfestigkeit besitzen, die geringer ist als die, die sich aus der Verwendung der bevorzugten kolloidalen Siliciumdioxid-Materialien ergeben und die nicht bevorzugt sind. Ein Beispiel für ein Material, das nicht bevorzugt ist, ist Nalco^® 1115 und dergleichen.
Die zusätzlichen tetrafunktionalen Silane, die in der Formulierung der Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, werden dargestellt durch die Formel Si(OR⁷)₄, worin R⁷ H ist, eine Alkyl-Gruppe, die 1 bis etwa 5 Kohlenstoffatome enthält, sowie Ether davon, ein (OR⁷)-Carboxylat, eine -Si(OR⁸)₃-Gruppe, worin R⁸ ein H ist, eine Alkyl-Gruppe, die 1 bis etwa 5 Kohlenstoffatome enthält, und Ether davon, ein (OR⁷)-Carboxylat oder eine andere -Si(OR⁸)₃-Gruppe und Kombinationen davon. Beispiele für tetrafunktionale Silane, die durch die Formel Si(OR⁷)₄ dargestellt werden, sind: Tetramethylorthosilicat, Tetraethylorthosilicat, Tetrapropylorthosilicat, Tetraisopropylorthosilicat, Tetrabutylorthosilicat, Tetraisobutylorthosilicat, Tetrakis(methoxyethoxy)silan, Tetrakis(methoxypropoxy)silan, Tetrakis(ethoxyethoxy)silan, Tetrakis(methoxyethoxyethoxy)silan, Trimethoxyethoxy-silan, Dimethoxydiethoxysilan, Triethoxymethoxysilan, Poly(dimethoxysiloxan), Poly(diethoxysiloxan)silan, Poly(dimethoxy-diethoxysiloxan), Tetrakis(trimethoxysiloxy)silan, Tetrakis-(triethoxysiloxy)silan und dergleichen. Zusätzlich zu den vorstehend für das tetrafunktionelle Silan beschriebenen R⁷- und R⁸-Substituenten können R⁷ und R⁸ zusammengenommen mit Sauerstoff (OR⁷) und (OR⁸) Carboxylat-Gruppen sein. Beispiele für tetrafunktionelle Silane mit Carboxylat-Funktionalitäten sind Siliciumtetracetat, Siliciumtetrarpropionat und Siliciumtetrabutyrat.
Die Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind auch im Bezug auf Alterung sowohl hinsichtlich der Leistungsfähigkeit als auch der Lösungsstabilität stabil. Die Alterung der Beschichtungszusammensetzungen ist durch eine allmähliche Zunahme der Viskosität charakterisiert, die möglicherweise die Beschichtungszusammensetzungen in Folge von Verarbeitungsschwierigkeiten unbrauchbar macht. Die Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung haben eine nutzbare Gebrauchsfähigkeitsdauer von 3 bis 4 Monaten, wenn sie bei Temperaturen von 5°C oder darunter aufbewahrt werden. Während dieser Zeitdauer nimmt die Abriebfestigkeit der gehärteten Beschichtungen im Verlaufe der Zeit nicht wesentlich ab. In die Beschichtungszusammensetzungen können wahlweise andere Materialien einbezogen werden, die: (a) die Stabilität der Beschichtungszusammensetzungen verbessern können; (b) die Abriebfestigkeit der gehärteten Beschichtungen erhöhen, die mit Hilfe der Beschichtungszusammensetzungen erzeugt werden; (c) die Verarbeitung der Beschichtungszusammensetzungen verbessern; und (d) den Beschichtungszusammensetzungen und dem gehärteten Produkt der Beschichtungszusammensetzungen andere wünschenswerte Eigenschaften vermitteln.
Tetrafunktionelle Silane können ebenfalls in Zugabe zu der Formulierung der Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendbar sein und können mit etwa 0,1% bis etwa 75 Gew.% bezogen auf die Gesamtfeststoffe der Zusammensetzung vorliegen. Die tetrafunktionellen Silane werden dargestellt durch die Formel Si(OR⁷)₄, worin R⁷ H ist, eine Alkyl-Gruppe, die 1 bis etwa 5 Kohlenstoffatome enthält, sowie Ether davon, ein (OR⁷)-Carboxylat, eine -Si(OR⁸)₃-Gruppe, worin R⁸ ein H ist, eine Alkyl-Gruppe, die 1 bis etwa 5 Kohlenstoffatome enthält, sowie Ether davon, ein (OR₇)-Carboxylat oder eine andere -Si(OR⁸)₃-Gruppe sowie Kombinationen davon. Beispiele für tetrafunktionelle Silane, die durch die Formel Si(OR⁷)₄ dargestellt werden, sind: Tetramethylorthosilicat, Tetraethylorthosilicat, Tetrapropylorthosilicat, Tetraisopropylorthosilicat, Tetrabutylorthosilicat, Tetraisobutylorthosilicat, Tetrakis(methoxyethoxy)silan, Tetrakis(methoxypropoxy)silan, Tetrakis(ethoxyethoxy)silan, Tetrakis(methoxyethoxyethoxy)silan, Trimethoxyethoxysilan, Dimethoxydiethoxysilan, Triethoxymethoxysilan, Poly(dimethoxysiloxan), Poly(diethoxysiloxan), Poly(dimethoxyd iethoxysiloxan), Tetrakis(trimethoxysiloxy)silan, Tetrakis(triethoxysiloxy)silan und dergleichen. Zusätzlich zu den R⁷- und R⁸-Substiuenten, wie sie vorstehend für das tetrafunktionelle Silan beschrieben wurden, können R⁷ und R8 zusammengenommen mit Sauerstoff (OR⁷) und (OR⁸) Carboxylat-Gruppen sein. Beispiele für tetrafunktionelle Silane mit Carboxylat-Funktionalitäten sind Siliciumtetracetat, Siliciumtetrapropionat und Siliciumtetrabutyrat.
In die Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können ferner etwa 0,1% bis etwa 50 Gew.% bezogen auf das Gewicht der Gesamtfeststoffe der Beschichtungszusammensetzungen eine Mischung von Hydrolyseprodukten und Teilkondensaten von einem oder mehreren Silan-Additiven einbezogen sein (d.h. trifunktionelle Silane, difunktionelle Silane, monofunktionelle Silane und Mischungen davon). Die Auswahl der Silan-Additive wird von den speziellen Eigenschaften abhängen, die entweder die Beschichtungszusammensetzung oder die gehärteten Beschichtungszusammensetzung verbessern sollen oder diese vermitteln sollen. Die Silan-Additive, die in die Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung einbezogen werden können, werden dargestellt durch die Formel R⁷ Si(OR⁸)_4-x, worin x 1, 2 oder 3 beträgt; R⁷ ist H oder eine Alkyl-Gruppe, die 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome enthält, eine funktionalisierte Alkyl-Gruppe, eine Alkylen-Gruppe, eine Aryl-Gruppe, eine Alkylether-Gruppe und Kombinationen davon; R⁸ ist H, eine Alkyl-Gruppe, die 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome enthält, eine Acetyl-Gruppe, eine Si(OR⁸)₃-Gruppe und Kombinationen davon.
Beispiele für Silan-Additive, die durch die vorstehend festgelegte Formel dargestellt werden, sind: Methyltrimethoxysilan, Ethyltrimethoxysilan, Propyltrimethoxysilan, Butyltrimethoxysilan, Isobutyltrimethoxysilan, Hexyltrimethoxysilan, Octyltrimethoxysilan, Decyltrimethoxysilan, Cyclohexyltrimethoxysilan, Cyclohexylmethyltrimethoxysilan, 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Allyltrimethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, 2-(3-Cyclohexenyl)ethyltrimethoxysilan, 3-Cyanopropyltrimethoxysilan, 3-Chlorpropyltrimethoxysilan, 2-Chorethyltrimethoxysilan, Phenethyltrimethoxysilan, 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, 3-Isocyanopropyltrimethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, 4-(2-Aminoethylaminomethyl)phenethyl-trimethoxysilan, Chlormethyltriethoxysilan, 2-Chlor-ethyltriethoxysilan, 3-Chlorpropyltriethoxysilan, Phenyltriethoxysilan, Ethyltrethoxysilan, Propyltriethoxysilan, Buyltriethoxysilan, Isobutyltriethoxysilan, Hexyltriethoxysilan, Octyltriethoxysilan, Decyltriethoxysilan, Cyclohexyltriethoxysilan, Cyclohexylmethyltriethoxysilan, 3-Methacryloxy-propyltriethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Allyltriethoxysilan, [2-(3-Cyclohexenyl)ethyltriethoxysilan, 3-Cyanopropyltriethoxysilan, 3-Methacrylamidopropyltriethoxysilan, 3-Methoxypropyltrimethoxysilan, 3-Ethoxypropyltrimethoxysilan, 3-Propoxy-propyltrimethoxysilan, 3-Methoxyethyltrimethoxysilan, 3-Ethoxy-ethyltrimethoxysilan, 3-Propoxyethyltrimethoxysilan, 2-[Methoxy-(polyethylenoxy)propyl]heptamethyitrisiloxan, [Methoxy(polyethylenoxy)propyl]trimethoxysilan, [Methoxy(poly-ethylenoxy)ethyl]trimethoxysilan, [Methoxy(polyethylenoxy)propyl]triethoxysilan, [Methoxy(polyethylenoxy)ethyl]triethoxysilan und dergleichen.
Obgleich ein Kondensationskatalysator kein wesentlicher Bestandteil der Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ist, kann die Zugabe eines Kondensationskatalysators die Abriebfestigkeit und andere Eigenschaften der Beschichtung beeinflussen, einschließlich Stabilität, Färbvermögen, Porosität, kosmetische Eigenschaften, Alkalifestigkeit, Wasserfestigkeit und dergleichen. Bei Einsatz eines Kondensationskatalysators kann die verwendete Katalysatormenge stark schwanken, wird in der Regel jedoch in einer Menge von etwa 0,05% bis etwa 20 Gew.% bezogen auf die Gesamtfeststoffe der Zusammensetzung vorliegen.
Beispiele für Katalysatoren, die in die Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung einbezogen werden können, sind: (i) Metallacetylacetonate, (ii) Diamide, (iii) Imidazole, (iv) Amine und Ammoniumsalze, (v) organische Sulfonsäuren und deren Aminsalze, (vi) Alkalimetallsalze von Carbonsäuren, (vii) Akalimetallhydroxide, (viii) Fluoridsalze und (ix) Organostannate. Damit schließen Beispiele derartiger Katalysatoren für die Gruppe (i) solche Verbindungen ein, wie beispielsweise Aluminium- Zink-, Eisen- und Cobalt-Acetylacetonate; für die Gruppe (ii) Dicyandiamid, für die Gruppe (iii) solche Verbindungen, wie beispielsweise 2-Methylimidazol, 2-Ethyl-4-methylimidazol und 1-Cyanoethyl-2-propylimidazol; für die Gruppe (iv) solche Verbindungen, wie beispielsweise Benzyldimethylamin und 1,2-Diaminocyclohexan; für die Gruppe (v) solche Verbindungen, wie beispielsweise Trifluormethansulfonsäure; für die Gruppe (vi) solche Verbindungen, wie beispielsweise Natriumacetat; für die Gruppe (vii) solche Verbindungen, wie beispielsweise Natriumhydroxid und Caliumhydroxid; für die Gruppe (viii) Tetra-n-butylammoniumfluorid und für die Gruppe (ix) Dibutylzinndilaurat und dergleiche.
In die Zusammensetzung kann eine wirksame Menge eines Egalisiermittels oder Verlaufmittels eingearbeitet werden, um die Zusammensetzung auf der Oberfläche des Substrats gleichmäßiger auszubreiten oder einzuebnen und einen weitgehend gleichförmigen Kontakt mit dem Substrat herzustellen. Die Menge des Egalisiermittels oder Einebners kann stark schwanken, wird in der Regel jedoch eine ausreichende Menge sein, um die Beschichtungszusammensetzung mit etwa 10 bis etwa 50.000 ppm Egalisiermittel oder Einebner auszustatten. Zum Einsatz kann jedes beliebige konventionelle, kommerziell verfügbare Egalisiermittel oder Einebner gelangen, die mit der Beschichtungszusammensetzung und dem Substrat kompatibel sind und in der Lage sind, die Beschichtungszusammensetzung auf einem Substrat einzuebnen, und die das Benetzen zwischen der Beschichtungszusammensetzung und dem Substrat verbessern. Die Verwendung von Egalisiermitteln und Einebnern ist auf dem Fachgebiet gut bekannt und ist beschrieben worden im "Handbook of Coating Additives" (Herausg. Leonard J. Calbo, pub. Marcel Dekker), S. 119-145.
Beispiele für derartige Egalisiermittel oder Einebner, die in die Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung einbezogen werden können, schließen organische Polyether ein, wie beispielsweise TRITON X-100, X-405, N-57 von Rohm and Haas, Silicone, wie beispielsweise Paint Additive 3, Paint Additve 29, Paint Additive 57 von Dow Corning, SILWET L-77 und SILWET L-7600 von OSi Specialties und Fluortenside, wie beispielsweise FLUORAD FC-171, FLUGRAD FC-430 und FLUGRAD FC-431 von der 3M Corporation.
Darüber hinaus können andere Additive den Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung zugegeben werden, um die Nutzanwendung der Beschichtungszusammensetzungen oder der durch Härten der Beschichtungszusammensetzungen erzeugten Beschichtungen zu verbessern. Beispielsweise lassen sich nach Erfordernis Lichtschutzmittel, Oxidationsschutzmittel und dergleichen in die Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung einbeziehen.
Die Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können mit Hilfe einer Vielzahl von Verfahren hergestellt werden, um stabile Beschichtungszusammensetzungen bereitzustellen, die beim Härten weitgehend transparente, abriebfeste Beschichtungen erzeugen, die über eine verbesserte Abriebfestigkeit, Widerstand gegen Rissbildung und angepasste Brechzahl verfügen.
Das bevorzugte Herstellungsverfahren für die Erzeugung der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung besteht in der anfänglichen Hydrolyse des Epoxy-funktionellen Silans durch Zugabe des Silans zu einer Mischung von deionisiertem Wasser, der Säurekomponente und dem Lösemittelbestandteil. Nach ausreichender Zeitdauer für die Hydrolyse wird das Disilan zugegeben und die resultierende Mischung für eine ausreichende Zeitdauer zur Hydrolyse Rühren gelassen. Nach Erfordernis können der fertigen Beschichtungszusammensetzung ein Kondensationskatalysator und/oder ein oberflächenaktives Mittel zur Verbesserung des Egalisierens und Einebnens zugegeben werden.
Die Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können auf festen Substraten mit Hilfe konventioneller Methoden aufgetragen werden, wie beispielsweise Fluten, Spritzbeschichten, Vorhangbeschichten, Tauchbeschichten, Schleuderbeschichten, Walzenbeschichten usw., um einen zusammenhängenden Oberflächenfilm zu erzeugen. Mit den Zusammensetzungen kann jedes beliebige Substrat beschichtet werden, das mit den Zusammensetzungen kompatibel ist, wie beispielsweise Kunststoffmaterialien, Holz, Papier, Metall, bedruckte Oberflächen, Leder, Glas, Keramik, Glaskeramik, Materialien auf Mineralbasis und Textilien. Die Zusammensetzungen, sind besonders nützlich als Beschichtungen für synthetische organische Polymersubstrate in Platten- oder Folienform, wie beispielsweise Acrylharzpolymere, Poly(ethylenterephthalat), Polycarbonate, Polyamide, Polyimide, Copolymere von Acrylnitril/Styrol, Styrol/Acrylnitril/Butadien-Copolymere, Polyvinylchlorid, Butyrate, Polyethylen und dergleichen. Transparente polymere Materialien, die mit diesen Zusammensetzungen beschichtet sind, sind als Ebene oder gekrümmte Gehäuse verwendbar, wie beispielsweise Fenster, LCD-Bildschirme, Oberlichter und Windschutzscheiben, speziell bei Transportanlagen. Kunststofflinsen, wie beispielsweise ophthalmische Linsen aus Acrylharz oder Polycarbonat, können ebenfalls mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen beschichtet werden.
Durch Wahl einer geeigneten Formulierung, der Auftragsbedingungen und der Vorbehandlung (einschließlich die Verwendung von Grundierungsmitteln) des Substrats, können die Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung an weitgehend allen festen Oberflächen adheriert werden. Abriebfeste Beschichtungen mit verbesserter Adhesion und Beständigkeit gegen Rissbildung können aus Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung erhalten werden, indem bei Temperaturen im Bereich von etwa 50° bis etwa 200°C für eine Zeitdauer von etwa 5 Minuten bis etwa 18 Stunden gehärtet wird. Die Beschichtungsdicke kann mit Hilfe einer speziellen Auftragsmethode variiert werden, wobei jedoch im Allgemeinen Beschichtungen mit einer Dicke von etwa 0,5 bis etwa 20 Mikrometer und noch besser von etwa 1 bis etwa 10 Mikrometer zum Einsatz gelangen.
Um die vorliegende Erfindung weiter zu veranschaulichen, werden die nachfolgenden Beispiele gegeben. Allerdings gilt als selbstverständlich, dass die Beispiele lediglich veranschaulichenden Zwecken dienen und nicht als eine Einschränkung des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung auszulegen sind.
Beispiele
Prozedur
Es wurden geätzte Linsen und Platten aus Poly(diethylenglykol-bis-allylcarbonat) (bezeichnet als ADC-Linsen oder ADC-Platten) zum Beschichten und Testen verwendet.
Die ADC-Linsen und -Platten wurden durch Kontakt mit einer 10%igen Caliumhydroxid-Lösung geätzt, die Propylenglykolmethylether und Wasser enthielt, und zwar für eine Dauer von etwa 10 Minuten. Die Linsen und Platten wurden durch Tauchbeschichten unter Anwendung einer vorgegebenen Abziehgeschwindigkeit in Einheiten von Inch pro Minute (ipm) beschichtet. Die Linsen und/oder Platten wurden bei Temperaturen von 110°C für 3 Stunden gehärtet. Die Linsen und/oder Platten wurden den vorgenannten Testprozeduren unterzogen, um die Haftung, Beständigkeit gegen Rissbildung und Abriebfestigkeit zu ermitteln.
Die 1,7 R_I-Glasplatten wurden durch Ätzen in 20%iger KOH und gefolgt durch ein Spülen mit deionisiertem Wasser gereinigt. Die Beschichtung wurde auf die 1,7 R_I-Platten durch Eintauchen mit 2 ipm, gefolgt von einem Härten für 1 Stunde bei 110°C aufgetragen. Der R_I-Wert wurde nach der vorstehend beschriebenen Prozedur gemessen.
Beispiel 1 (Vergleich)
Es wurden 63,0 Gramm 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan (GPTM tropfenweise zu einer Lösung aus 94,4 Gramm deionisiertem Wasser, 94,4 Gramm Propylenglykolmethylether (PMOH) und 10,0 Gramm Essigsäure (AcOH) zugegeben. Die wässrig-organische GPTMS-Mischung wurde für 1 Stunde gerührt. Es wurden 33,6 Gramm Nalco-1042 als kolloidales Siliciumdioxid tropfenweise zugegeben und die resultierende Mischung über Nacht gerührt. Zu dieser Mischung wurden 104,7 Gramm Optalake 2130f-2 (A.-8) als ein kolloidales Metalloxid tropfenweise zugesetzt und die resultierende Mischung für weitere 4 Stunden gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu ergeben.
Beispiel 1A (Vergleich)
Es wurden 1,4 Gramm eines Verlaufmittels aus einer PMOH-basierenden Lösung, die 10 Gew.% FC-430(3M) enthielt, zu 190 Gramm einer Beschichtungszusammensetzung zugegeben, die entsprechend dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Die Beschichtungszusammensetzung ließ man für zusätzliche 10 bis 30 Minuten rühren, um ein Mischen zu gewährleisten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurden auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Platten entsprechend der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 1,9 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,60 und einer Bayer-Zahl von 6,5 zu schaffen.
Beispiel 2 (Vergleich)
Es wurden 63,0 Gramm GPTMS tropfenweise zu einer Lösung aus 99,7 Gramm deionisiertem Wasser, 99,7 Gramm PMOH und 10,0 Gramm AcOH zugegeben. Die wässrig-organische GPTMS-Mischung wurde für 1 Stunde gerührt. Es wurden 22,9 Gramm Nalco-1050 als kolloidales Siliciumdioxid tropfenweise zugesetzt und die resultierende Mischung über Nacht gerührt. Zu dieser Mischung wurden 104,8 Gramm Optalake 2130f-2 (A-8) als ein kolloidales Metalloxid tropfenweise zugegeben und die resultierende Mischung für weitere 4 Stunden gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu ergeben.
Beispiel 2A (Vergleich)
Es wurden 1,4 Gramm eines Verlaufmittels aus einer PMOH-basierenden Lösung, die 10 Gew.% FC-430(3M) enthielt, zu 190 Gramm einer Beschichtungszusammensetzung zugegeben, die entsprechend dem, in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Die Beschichtungszusammensetzung ließ man für weitere 10 bis 30 Minuten rühren, um ein Mischen zu gewährleisten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Platten nach der vorgenannten Prozedur aufgetragen bei einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 2 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,60 und einer Bayer-Zahl von 3,6 zu schaffen.
Beispiel 3A (Vergleich)
Es wurden 26,8 Gramm GPTMS tropfenweise unter Rühren zu 50,0 Gramm deionisiertem Wasser zugegeben. Die wässrig-organische GPTMS-Mischung wurde für 1 Stunde gerührt. Zu der Mischung wurde rasch eine Lösung von 4,6 Gramm ITA aufgelöst in 50 Gramm PMOH zugesetzt, gefolgt von einem Rühren für 30 Minuten. Zu der resultierenden Mischung wurden 14,3 Gramm Nalco-1034A als kolloidales Siliciumdioxid tropfenweise zugegeben und für näherungsweise 4 Stunden Rühren gelassen. Es wurden 44,4 Gramm Optalake 2130f-2(A-8) als ein kolloidales Metalloxid tropfenweise zugegeben und die resultierende Mischung über Nacht gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu ergeben. Es wurden 0,14 Gramm einer grenzflächenaktiven Lösung eines grenzflächenaktiven Mittels, 10% PA-57 in PMOH, der Beschichtungszusammensetzung zugesetzt. Um ein vollständiges Mischen zu gewährleisten, wurde die Beschichtungsmischung für weitere 10 bis 30 Minuten gerührt. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Platten nach der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 1,8 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,60 und einer Bayer-Zahl von 5,0 zu schaffen.
Bespiel 3B (Vergleich)
Es wurden 53,9 Gramm GPTMS tropfenweise zu einer Lösung aus 107,5 Gramm deionisiertem Wasser, 29,9 Gramm PMOH und 9,2 Gramm Itaconsäure zugegeben. Die wässrig-organische GPTMS-Mischung wurde für 1 Stunde gerührt. Es wurden 28,8 Gramm Nalco-1042 als kolloidales Siliciumdioxid tropfenweise zugegeben und die resultierende Mischung für näherungsweise 4 Stunden gerührt. Zu dieser Mischung wurden 89,3 Gramm Optalake 2130f-2 (A-8) als ein kolloidales Metalloxid tropfenweise zugesetzt und die resultierende Mischung über Nacht gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu ergeben. Es wurde eine Lösung aus 3,8 Gramm DCDA aufgelöst n 77,6 Gramm PMOH zu der vorgenannten Beschichtungszusammensetzung zugegeben. Nach einem Rühren für 23 Stunden wurden 0,3 Gramm einer PA-57-Lösung, 10% PA-57 in PMOH, zugegeben und die Zusammensetzung für 10 bis 30 Minuten gerührt. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Platten nach der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 2,1 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,61 und einer Bayer-Zahl von 4,6 zu schaffen.
Beispiel 4A (Vergleich)
Es wurden 26,7 Gramm GPTMS tropfenweise einer Lösung aus 51,1 Gramm deionisiertem Wasser, 51,5 Gramm Isopropanol (IPA) und 4,6 Gramm Itaconsäure zugegeben. Die wässrig-organische GPTMS-Mischung wurde für 1 Stunde gerührt. Es wurden 12,1 Gramm Nalco-1040 als kolloidales Siliciumdioxid tropfenweise zugegeben und die resultierende Mischung für näherungsweise 4 Stunden gerührt. Zu dieser Mischung wurden 44,4 Gramm Optalake 2130f-2 (A-8) als ein kolloidales Metalloxid tropfenweise zugegeben und die resultierende Mischung über Nacht gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu ergeben. Es wurden 0,14 Gramm einer Lösung eines grenzflächenaktiven Mittels, 10% PA-57 in PMOH der Zusammensetzung zugegeben und für 10 bis 30 Minuten Rühren gelassen. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Platten nach der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 2,3 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,61 und einer Bayer-Zahl von 3,2 zu schaffen.
Beispiel 5
Es wurden 55,5 Gramm GPTMS tropfenweise unter Rühren zu einer Lösung von 94,1 Gramm deionisiertem Wasser, 94,1 Gramm Propylenglykolmethylether (PMOH) und 8,7 Gramm Essigsäure (AcOH) zugegeben. Nach dem Rühren für eine Dauer von 4 Stunden wurden 55,5 Gramm Bis(triethoxysilyl)ethan (BSE) tropfenweise zugegeben und die resultierende Mischung über Nacht gerührt. Es wurden 92,0 Gramm Optolake 2130f-2 (A-8) als ein kolloidales Metalloxid tropfenweise zu der vorgenannten Mischung unter Rühren zugesetzt. Die resultierende Mischung wurde für 4 Stunden gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu ergeben.
Beispiel 5A
Es wurden 1,6 Gramm einer Lösung von FC-430 (3M), 10 Gew.% in PMOH, zu 190 Gramm der Beschichtungszusammensetzung entsprechend der Beschreibung in Beispiel 5 zugegeben. Die Beschichtungszusammensetzung ließ man für weitere 20 Minuten nach Zugabe des FC-430 Rühren, um ein Mischen zu gewährleisten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Glasplatten nach der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 2,2 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,59 und einer Bayer-Zahl von 6,6 zu schaffen. Eine Exponierung einer beschichteten ADC-Platte an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für eine Dauer von 15 Minuten lieferte einen beschichteten Artikel mit 89 Prozent L.T.
Beispiel 5B
Es wurden 1,9 Gramm Dicyandiamid (DCDA) zu 188,1 Gramm der Beschichtungszusammensetzung entsprechend der vorstehenden Beschreibung in Beispiel 5 zugegeben, gefolgt von einer Verdünnung mit 6,8 Gramm einer 50 Gew.%igen Mischung von PMOH in deionisiertem Wasser. Die Mischung ließ man über Nacht rühren, gefolgt von einer Zugabe von 1,5 Gramm einer Lösung von FC-430 (3M), 10 Gew.% in PMOH. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Glasplatten nach der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 2,3 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,58 und einer Bayer-Zahl bei 9,3 zu schaffen. Eine Exponierung einer beschichteten ADC-Platte an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für eine Dauer von 15 Minuten lieferte einen beschichteten Artikel mit 84 Prozent L.T.
Beispiel 6
Es wurden 50,1 Gramm GPTMS tropfenweise unter Rühren zu einer Lösung von 104,1 Gramm deionisiertem Wasser, 104,1 Gramm PMOH und 8,5 Gramm Itaconsäure (ITA) zugegeben. Nach dem Rühren für eine Dauer von 4 Stunden wurden 50,1 Gramm BSE tropfenweise zugegeben und die resultierende Mischung über Nacht gerührt. Es wurden 83,1 Gramm Optolake 2130f-2 (A-8) als ein kolloidales Metalloxid tropfenweise zu der vorgenannten Mischung unter Rühren zugegeben. Die resultierende Mischung wurde für 4 Stunden gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu ergeben.
Beispiel 6A
Es wurden 1,6 Gramm einer Lösung FC-430 (3M), 10 Gew. in PMOH, zu 190 Gramm der Beschichtungszusammensetzung entsprechend der Beschreibung in Beispiel 6 zugegeben. Die Beschichtungszusammensetzung ließ man für weitere 20 Minuten nach der Zugabe des FC-430 rühren, um ein Mischen zu gewährleisten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Glasplatten nach der vorgenannten Prozedur bei einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 2,3 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,58 und einer Bayer-Zahl von 5,1 zu schaffen. Eine Exponierung einer beschichteten ADC-Platte an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für eine Dauer von 15 Minuten lieferte einen beschichteten Artikel mit 78 Prozent L.T.
Beispiel 6B
Es wurden 1,7 Gramm Dicyandiamid (DCDA) zu 188,3 Gramm der Beschichtungszusammensetzung gegeben, wie sie vorstehend in Beispiel 6 beschrieben wurde, gefolgt von einer Verdünnung mit 6,0 Gramm einer 50 Gew.%igen Mischung von PMOH in deionisiertem Wasser. Die Mischung wurde über Nacht Rühren gelassen, gefolgt von einer Zugabe von 1,5 Gramm Lösung von FC-430 (3M) 10 Gew.%ig in PMOH. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Glasplatten entsprechend der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 2,1 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,60 und einer Bayer-Zahl von 10,1 zu ergeben. Eine Exponierung einer beschichteten ADC-Platte an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für eine Dauer von 15 Minuten lieferte einen beschichteten Artikel mit 87 Prozent L.T.
Beispiel 7A
Es wurden 74,5 Gramm GPTMS tropfenweise unter Rühren zu einer Lösung von 158,5 Gramm deionisiertem Wasser, 158,5 Gramm PMOH und 12,8 Gramm ITA gegeben. Nach dem Rühren für eine Dauer von 1 Stunde wurde tropfenweise eine gerührte Mischung von 47,8 Gramm BSE und 18,8 Gramm TEOS zugegeben und die resultierende Mischung über Nacht gerührt. Die resultierende Mischung wurde in 3 Teile von Portionen mit 117 Gramm aufgeteilt. Zu der einen Portion wurden tropfenweise 41,3 Gramm Optolake 2130f-2 (A-8) als ein kolloidales Metalloxid zugegeben und die resultierende Mischung über Nacht gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu erzeugen. Zu der Beschichtungszusammensetzung wurden 39,8 Gramm einer 4,5 Gew.%igen Lösung von DCDA in PMOH gegeben und die resultierende Mischung über Nacht gerührt, gefolgt von einer Zugabe von 0,15 Gramm einer 10 Gew.%igen Lösung PA-57 in PMOH unter weiterem Rühren für 20 Minuten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Glaspiatten entsprechend der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 2,1 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,60 und einer Bayer-Zahl von 6,0 zu ergeben. Eine Exponierung einer beschichteten ADC-Platte an siedendem Wasser (gefärbt) für eine Dauer von 30 Minuten lieferte einen beschichteten Artikel mit 42 Prozent L.T.
Beispiel 7B
Es wurden 73,3 Gramm GPTMS tropfenweise unter Rühren zu einer Lösung von 158,3 Gramm deionisiertem Wasser, 158,3 Gramm PMOH und 12,6 Gramm ITA gegeben. Nach dem Rühren für eine Dauer von 1 Stunde wurde eine gerührte Mischung von 58,9 Gramm BSE und 11,5 Gramm TEOS tropfenweise zugesetzt und die resultierende Mischung über Nacht gerührt. Die resultierende Mischung wurde in 3 Teilen von Portionen zu 119 Gramm aufgeteilt. Zu der einen Portion wurden 40,6 Gramm Optolake 2130f-2 (A-8) als ein kolloidales Metalloxid tropfenweise zugegeben und die resultierende Mischung über Nacht gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu erzeugen. Es wurden 37,8 Gramm einer 4,5 Gew.%igen Lösung DCDA in PMOH zu der Beschichtungszusammensetzung zugegeben und die resultierende Mischung über Nacht gerührt, gefolgt von einer Zugabe von 0,15 Gramm einer 10 Gew.%igen Lösung PA-57 in PMOH unter weiterem Rühren für 20 Minuten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Glasplatten entsprechend der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 1,9 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,60 und einer Bayer-Zahl von 5,8 zu ergeben. Eine Exponierung einer beschichteten ADC-Platte an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für eine Dauer von 30 Minuten lieferte einen beschichteten Artikel mit 85 Prozent L.T.
Beispiel 8
Es wurden 48,3 Gramm GPTMS tropfenweise unter Rühren zu einer Lösung von 109,0 Gramm deionisiertem Wasser, 109,0 Gramm IPA und 8,3 Gramm ITA zugegeben. Nach dem Rühren für eine Dauer von 2 Stunden wurde eine gerührte Mischung von 31,0 Gramm BSE und 2,4 Gramm TEOS tropfenweise zugesetzt und die resultierende Mischung über Nacht gerührt.
Beispiel 8A
Zu 154 Gramm der Mischung in Beispiel 8 wurden 4,1 Gramm Nalco 1042 als kolloidales Siliciumdioxid zugegeben, gefolgt von einem Rühren für 4 Stunden. Zu dieser Mischung wurden 40,2 Gramm Optolake 2130f-2 (A-8) als ein kolloidales Metalloxid tropfenweise zugesetzt und die resultierende Mischung über Nacht gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu erzeugen. Zu der vorgenannten Mischung wurden 0,15 Gramm einer 10 Gew.%igen Lösung PA-57 in PMOH zugegeben, gefolgt von einem weiteren Rühren für 20 Minuten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Glasplatten entsprechend der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung einer Dicke von etwa 2,0 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,6 und einer Bayer-Zahl von 4,2 zu ergeben. Eine Exponierung einer beschichteten ADC-Platte an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für eine Dauer von 30 Minuten lieferte einen beschichteten Artikel mit 81 Prozent L.T.
Beispiel 8B
Zu dem vorgenannten Beispiel 8A wurden 3,4 Gramm festes DCDA gegeben und die Mischung über Nacht gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu erzeugen. Zu der vorgenannten Zusammensetzung wurden 0,15 Gramm einer 10 Gew.%igen Lösung von PA-57 in PMOH zugesetzt, gefolgt von einem weiteren Rühren für 20 Minuten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Glasplatten entsprechend der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 2,1 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,60 und einer Bayer-Zahl von 5,3 zu ergeben. Eine Exponierung einer beschichteten ADC-Platte an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für eine Dauer von 30 Minuten lieferte einen beschichteten Artikel mit 68 Prozent L.T.
Beispiel 9
Es wurden 48,5 Gramm GPTMS tropfenweise unter Rühren zu einer Lösung von 109,3 Gramm deionisiertem Wasser, 109,3 Gramm IPA und 8,3 Gramm ITA zugegeben. Nach dem Rühren für eine Dauer von 2 Stunden wurde eine gerührte Mischung von 31,1 Gramm BSE und 2,4 Gramm TEOS tropfenweise zugesetzt und die resultierende Mischung über Nacht gerührt.
Beispiel 9A
Zu 154 Gramm der Mischung von Beispiel 9 wurden 3,5 Gramm Nalco 1040 als kolloidales Siliciumdioxid zugegeben, gefolgt von einem Rühren für 4 Stunden. Zu dieser Mischung wurden 40,2 Gramm Optolake 2130f-2 (A-8) als ein kolloidales Metalloxid tropfenweise zugesetzt und die resultierende Mischung über Nacht gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu erzeugen. Zu der vorgenannten Mischung wurden 0,15 Gramm einer 10 Gew.%igen Lösung von PA-57 in PMOH zugesetzt, gefolgt von einem weiteren Rühren für 20 Minuten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Glasplatten entsprechend der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 1,9 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,60 und einer Bayer-Zahl von 4,3 zu ergeben. Eine Exponierung einer beschichteten ADC-Platte an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für eine Dauer von 30 Minuten lieferte einen beschichteten Artikel mit 63 Prozent L.T.
Beispiel 9B
Zu Beispiel 9A wie vorstehend wurden 3,5 Gramm festes DCDA gegeben und die Mischung über Nacht gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu erzeugen. Zu der vorgenannten Zusammensetzung wurden 0,15 Gramm einer 10 Gew.%igen Lösung von PA-57 in PMOH gegeben, gefolgt von einem weiteren Rühren für 20 Minuten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Glasplatten entsprechend der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 2,0 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,60 und einer Bayer-Zahl von 5,9 zu ergeben. Eine Exponierung einer beschichteten ADC-Platte an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für eine Dauer von 30 Minuten lieferte einen beschichteten Artikel mit 76 Prozent L.T.
Beispiel 10 (Vergleichs)
Es wurden 63,0 Gramm 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan (GPTMS) tropfenweise zu einer Lösung aus 92,8 Gramm deionisiertem Wasser, 92,8 Gramm Propylenglykolmethylether (PMOH) und 10,0 Gramm Essigsäure (AcOH) gegeben. Die wässrig-organische GPTMS-Mischung wurde für 1 Stunde gerührt. Zu der Mischung wurden 19,8 Gramm TEOS tropfenweise zugesetzt und dieses über Nacht gerührt. Es wurden 16,8 Gramm Nalco-1042 als kolloidales Siliciumdioxid tropfenweise zugegeben und die resultierende Mischung für näherungsweise 4 Stunden gerührt. Es wurden 104,7 Gramm Optolake 2130f-2 (A-8) als ein kolloidales Metalloxid tropfenweise zugesetzt und die resultierende Mischung über Nacht gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu ergeben.
Es wurden 1,4 Gramm eines Verlaufmittels aus einer auf PMOH basierenden Lösung, die 10 Gew.% FC-430 (3M) enthielt, zu 190 Gramm einer Beschichtungszusammensetzung zugegeben, die entsprechend dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Die Beschichtungszusammensetzung ließ man für weiter 10 bis 30 Minuten rühren, um ein Mischen zu gewährleisten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Platten entsprechend der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 1,9 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,60 und einer Bayer-Zahl von 8,9 zu ergeben. Nach dem Exponieren an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für 15 Minuten zeigten die beschichteten Linsen oder Platten keinerlei Crazing-Effekt.
Beispiel 11 (Vergleich)
Es wurden 63,0 Gramm GPTMS tropfenweise zu einer Lösung aus 95,5 Gramm deionisiertem Wasser, 95,5 Gramm PMOH und 10,0 Gramm AcOH zugegeben. Die wässrig-organische GPTMS-Mischung wurde für 1 Stunde gerührt. Zu der Mischung wurden 19,8 Gramm TEOS tropfenweise zugesetzt und über Nacht Rühren gelassen. Es wurden 11,4 Gramm Nalco-1050 als kolloidales Siliciumdioxid tropfenweise zugegeben und die resultierende Mischung für näherungsweise 4 Stunden gerührt. Es wurden 104,7 Gramm Optolake 2130f-2 (A-8) als ein kolloidales Metalloxid tropfenweise zugegeben und die resultierende Mischung über Nacht gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu ergeben.
Es wurden 1,4 Gramm eines Verlaufmittels, das eine auf PMOH basierende Lösung aufwies, die 10 Gew.% FC-430 (3M) enthielt, zu 190 Gramm einer Beschichtungszusammensetzung gegeben, die entsprechend dem vorstehenden beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Die Beschichtungszusammensetzung ließ man für weitere 10 bis 30 Minuten rühren, um ein Mischen zu gewährleisten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Platten ensprechend der Prozedur A mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 2,0 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,60 und einer Bayer-Zahl von 6,3 zu ergeben. Nach dem Exponieren an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für 15 Minuten zeigten die beschichteten Linsen oder Platten keinerlei Crazing-Effekt.
Vergleichsbeispiel A
Es wurden 63,0 Gramm GPTMS tropfenweise zu einer Lösung aus 91,3 Gramm deionisiertem Wasser, 91,3 Gramm PMOH und 10,0 Gramm AcOH zugegeben. Die wässrig-organische GPTMS-Mischung wurde für 1 Stunde gerührt. Zu der Mischung wurden 39,7 Gramm TEOS tropfenweise zugegeben und für 5 Stunden Rühren gelassen. Es wurden 104,7 Gramm Optolake 2130f-2 (A-8) als ein kolloidales Metalloxid tropfenweise zugegeben und die resultierende Mischung über Nacht gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu ergeben.
Es wurden 1,4 Gramm eines Verlaufmittels auf PMOH-basierender Lösung, die 10 Gew.% FS-430 (3M) enthielt, zu 190 Gramm einer Beschichtungszusammensetzung zugegeben, die nach dem in Beispiel 11 beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Die Beschichtungszusammensetzung ließ man für weitere 10 bis 30 Minuten rühren, um ein Mischen zu gewährleisten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Platten nach der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 1,9 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,60 und einer Bayer-Zahl 10,0 zu ergeben. Nach Exponierung an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für 15 Minuten zeigten die beschichteten Linsen oder Platten keinerlei Crazing-Effekt.
Beispiel 12A (Vergleich)
Es wurden 26,7 Gramm GPTMS tropfenweise unter Rühren zu 49,5 Gramm deionisiertem Wasser zugegeben. Die wässrig-organische GPTMS-Mischung wurde für 1 Stunde gerührt. Es wurde eine Lösung von 4,6 Gramm Itaconsäure, aufgelöst in 49,5 Gramm PMOH rasch zu der wässrigen GPTMS-Mischung zugegeben, gefolgt von einem Rühren von 30 Minuten. Zu der Mischung wurden 8,4 Gramm TEOS gegeben und diese über Nacht gerührt. Zu der resultierenden Mischung wurden 7,1 Gramm Nalco-1034A als kolloidales Siliciumdioxid tropfenweise zugesetzt und für näherungsweise 4 Stunden Rühren gelassen. Es wurden 44,2 Gramm Optolake 2130f-2 (A-8) als ein kolloidales Metalloxid tropfenweise zugesetzt und die resultierende Mischung über Nacht gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu ergeben. Es wurden 0,14 Gramm einer Lösung eines grenzflächenaktiven Mittels, 10% PA-57 in PMOH, zu der Beschichtungszusammensetzung zugesetzt. Um ein vollständiges Mischen zu gewährleisten, wurde die Beschichtungsmischung für weitere 10 bis 30 Minuten gerührt. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Platten entsprechend der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 2,2 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,60 und einer Bayer-Zahl von 5,5 zu ergeben.
Beispiel 12b (Vergleich)
Es wurden 53,7 Gramm GPTMS tropfenweise zu einer Lösung aus 106,5 Gramm deionisiertem Wasser, 29,4 Gramm PMOH und 9,2 Gramm Itaconsäure gegeben. Die wässrig-organische GPTMS-Mischung wurde für 1 Stunde gerührt. Zu der Mischung wurden 16,9 Gramm TEOS zugegeben und diese über Nacht gerührt. Es wurden 14,3 Gramm Nalco-1042 als kolloidales Siliciumdioxid tropfenweise zugesetzt und die resultierende Mischung für näherungsweise 4 Stunden gerührt. Zu dieser Mischung wurden 89,1 Gramm Optolake 2130f-2 (A-8) als ein kolloidales Metalloxid tropfenweise zugegeben und die resultierende Mischung über Nacht gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu ergeben. Eine aus 3,8 Gramm DCDA bestehende Lösung, aufgelöst in 77,1 Gramm PMOH, wurde der vorgenannten Beschichtungszusammensetzung zugegeben. Nach dem Rühren für fast einen vollständigen Tag, 23 Stunden, wurden 0,3 Gramm einer PA-57-Lösung, 10% PA-57 in PMOH, der Zusammensetzung hinzugefügt und für 10 bis 30 Minuten Rühren gelassen. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Platten nach der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 2,0 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,60 und einer Bayer-Zahl von 5,7 zu ergeben. Nach Exponieren an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für 15 Minuten zeigten die beschichteten Linsen oder Platten keinerlei Crazing-Effekt.
Vergleichsbeispiel B
Es wurden 26,6 Gramm GPTMS tropfenweise unter Rühren zu 40,2 Gramm deionisiertem Wasser gegeben. Die wässrig-organische GPTMS-Mischung wurde für 1 Stunde gerührt. Es wurde eine Lösung von 4,6 Gramm Itaconsäure, aufgelöst in 40,2 Gramm PMOH, rasch zu der wässrigen GPTMS-Mischung zugesetzt, gefolgt von einem Rühren für 30 Minuten. Es wurden 16,8 Gramm TEOS tropfenweise zugegeben und die resultierende Mischung über Nacht gerührt. Zu dieser Mischung wurden 44,3 Gramm Optolake 2130f-2 (A-8) als ein kolloidales Metalloxid tropfenweise zugesetzt und die resultierende Mischung für weitere 4 Stunden gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu ergeben.
Vergleichsbeispiel B1
Es wurden 0,14 Gramm eines Verlaufmittels aus einer auf PMOH-basierenden Lösung, die 10 Gew.% PA-57 enthielt zu 190 Gramm der Beschichtungszusammensetzung zugesetzt, wie in Vergleichsbeispiel B beschrieben wurde. Die Beschichtungszusammensetzung ließ man für weitere 10 bis 30 Minuten rühren, um ein Mischen zu gewährleisten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Platten entsprechend der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 1,9 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,60 und einer Bayer-Zahl von 6,5 zu ergeben. Nach Exponieren an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für 10 Minuten zeigten die beschichteten Linsen oder Platten einen Crazing-Effekt.
Vergleichsbeispiel B2
Es wurden 1,9 Gramm DCDA zu 190,0 Gramm der Beschichtungszusammensetzung entsprechend der Beschreibung in Vergleichsbeispiel B gegeben. Die Mischung ließ man für näherungsweise 4 Stunden rühren, gefolgt von der Zugabe einer 0,14g-Lösung von PA-57, 10 Gew.% in PMOH. Die Beschichtungszusammensetzung ließ man für weiter 10 bis 30 Minuten rühren, um ein Mischen zu gewährleisten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Platten entsprechend der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 1,9 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,60 und einer Bayer-Zahl von 7,1 zu ergeben. Nach Exponierung an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für 15 Minuten zeigten die beschichteten Linsen oder Platten keinerlei Crazing-Effekt.
Beispiel 13 (Vergleich)
Es wurden 56,3 Gramm GPTMS tropfenweise zu einer gerührten Lösung aus 9,5 Gramm 0,05N wässriger HCl-Lösung zugesetzt. Die wässrig-organische GPTMS-Mischung wurde für näherungsweise 30 Minuten gerührt. Zu der Mischung wurde eine Lösung von 9,6 Gramm ITA aufgelöst in 203,1 Gramm PMOH rasch zugegeben und für weitere 30 Minuten gerührt. Zu der Mischung wurden 17,7 Gramm TEOS hinzugegeben und für näherungsweise 5 Stunden gerührt. Es wurden 10,2 Gramm Nalco-1050 als kolloidales Siliciumdioxid tropfenweise zugesetzt und die resultierende Mischung über Nacht gerührt. Zu dieser Mischung wurden 93,6 Gramm Optolake 2130f-2 (A-8) als ein kolloidales Metalloxid tropfenweise zugegeben und die resultierende Mischung für weitere 4 Stunden gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu ergeben.
Beispiel 13A (Vergleich)
Es wurden 1,4 Gramm eines Verlaufmittels aus einer PMOH-basierenden Lösung, die 10 Gew.% FC-430 (3M) enthielt, zu 190 Gramm einer Beschichtungszusammensetzung gegeben, die entsprechend dem in Beispiel 13 beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Die Beschichtungszusammensetzung ließ man für weitere 10 bis 30 Minuten rühren, um ein Mischen zu gewährleisten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Platten entsprechend der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 1,7 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,61 und einer Bayer-Zahl von 2,3 zu ergeben. Nach Exponierung an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für 15 Minuten zeigten die beschichteten Linsen oder Platten keinerlei Crazing-Effekt.
Beispiel 13B (Vergleich)
Es wurden 1,9 Gramm DCDA zu 188,1 Gramm der Beschichtungszusammensetzung entsprechend der Beschreibung in Beispiel 13 gegeben, gefolgt von einer Verdünnung mit 7,3 Gramm einer 50 Gew.%igen Lösung von PMOH in deionisiertem Wasser. Die Mischung ließ man über Nacht rühren, gefolgt von der Zugabe von 1,4 Gramm Lösung FC-430 (3M), 10 Gew.% in PMOH. Die Beschichtungszusammensetzung ließ man für weitere 10 bis 30 Minuten rühren, um ein Mischen zu gewährleisten. Diese Beschichtung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Platten entsprechend der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 1,5 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,61 und einer Bayer-Zahl von 6,2 zu ergeben. Nach Exponierung an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für 15 Minuten zeigten die beschichteten Linsen oder Platten keinerlei Crazing-Effekt.
Beispiel 14 (Vergleich)
Es wurden 56,1 Gramm GPTMS tropfenweise unter Rühren zu einer Lösung von 9,5 Gramm einer 0,05N wässrigen HCl-Lösung zugegeben. Die wässrig-organische GPTMS-Mischung wurde für näherungsweise 30 Minuten gerührt. Es wurde eine Lösung von 9,6 Gramm ITA, aufgelöst in 198,9 Gramm PMOH, rasch zu der Mischung zugegeben und für weitere 30 Minuten gerührt. Zu der Mischung wurden 17,7 Gramm TEOS zugegeben und für näherungsweise 4 Stunden gerührt. Es wurden 15,0 Gramm Nalco-1042 als kolloidales Siliciumdioxid tropfenweise zugesetzt und die resultierende Mischung über Nacht gerührt. Zu dieser Mischung wurden 93,3 Gramm Optolake 2130f-2 (A-8) als ein kolloidales Metalloxid tropfenweise zugegeben und die resultierende Mischung für weitere 4 Stunden gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu ergeben. Nach Exponierung an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für 15 Minuten zeigten die beschichteten Linsen oder Platten keinerlei Crazing-Effekt.
Beispiel 14A (Vergleich)
Es wurden 1,4 Gramm eines Eiebners aus einer PMOH-basierenden Lösung, die 10 Gew.% FC-430 (3M) enthielt, zu 190 Gramm einer Beschichtungszusammensetzung gegeben, die entsprechend dem in Beispiel 14 beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Die Beschichtungszusammensetzung ließ man für weitere 10 bis 30 Minuten rühren, um ein Mischen zu gewährleisten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Platten nach der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 1,3 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,61 und einer Bayer-Zahl von 5,0 zu ergeben. Nach Exponierung an Leitungswasser (gefärbt) für 15 Minuten zeigten die beschichteten Linsen oder Platten keinerlei Crazing-Effekt.
Beispiel 14B (Vergleich)
Es wurden 1,7 Gramm DCDA zu 188,3 Gramm der Beschichtungszusammensetzung entsprechend der Beschreibung in Beispiel 14 zugegeben, gefolgt von einer Verdünnung mit 6,0 Gramm einer 50 Gew.%igen Lösung von PMOH in deionisiertem Wasser. Die Mischung ließ man über Nacht rühren, gefolgt von der Zugabe einer 1,4Gramm-Lösung FC-430 (3M), 10 Gew.% in PMOH. Die Beschichtungszusammensetzung ließ man für weitere 10 bis 30 Minuten rühren, um ein Mischen zu gewährleisten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Platten nach der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 1,6 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,61 und einer Bayer-Zahl von 5,8 zu ergeben. Nach Exponierung an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für 15 Minuten zeigten die beschichteten Linsen oder Platten keinerlei Crazing-Effekt.
Vergleichsbeispiel C
Es wurden 63,7 Gramm GPTMS tropfenweise zu einer Lösung aus 27,5 Gramm 0,01 N wässriger HCl, 46,9 Gramm Methanol, 101,9 Gramm Methylethylketon und 12,2 Gramm ITA gegeben. Die wässrig-organische GPTMS-Mischung wurde für 1 Stunde gerührt. Es wurden 56,0 Gramm TEOS tropfenweise zugegeben und die resultierende Mischung über Nacht gerührt. Zu dieser Mischung wurden 91,8 Gramm Optolake 1130F-2 (A-8) als ein kolloidales Metalloxid tropfenweise zugegeben und die resultierende Mischung für weitere 7 Stunden gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu ergeben.
Vergleichsbeispiel C1
Es wurden 0,95 Gramm L-77 zu 190 Gramm der Beschichtungszusammensetzung entsprechend der Beschreibung in Vergleichsbeispiel C zugegeben. Die Beschichtungszusammensetzung ließ man für weitere 10 bis 30 Minuten rühren, um ein Mischen zu gewährleisten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Platten entsprechend der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 1,3 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,61 und einer Bayer-Zahl von 4,0 zu ergeben. Nach Exponierung an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für 10 Minuten zeigten die beschichteten Linsen oder Platten einen Crazing-Effekt.
Vergleichsbeispiel C2
Es wurden 2,4 Gramm DCDA zu 187,6 Gramm der Beschichtungszusammensetzung entsprechend der Beschreibung in Vergleichsbeispiel C gegeben. Die Mischung ließ man über Nacht rühren, gefolgt von der Zugabe von 0,96 Gramm L-77. Die Beschichtungszusammensetzung ließ man für weitere 10 bis 30 Minuten rühren, um ein Mischen zu gewährleisten. Die Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Platten nach der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 1,4 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,60 und einer Bayer-Zahl von 7,6 zu ergeben. Nach Exponierung an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für 10 Minuten zeigten die beschichteten Linsen oder Platten einen Crazing-Effekt.
Vergleichsbeispiel D
Es wurde eine gerührte Mischung von 63,6 Gramm GPTMS und 56,0 Gramm TEOS tropfenweise zu 27,5 Gramm einer 0,01 N HCl-Lösung zugesetzt. Das Rühren wurde für näherungsweise 1 Stunde fortgesetzt, gefolgt von der Zugabe einer Lösemittelmischung von 46,9 Gramm Methanol und 101,9 Gramm Methylethylketon. Nachdem die Mischung für 1 Stunde gerührt wurde, wurde die resultierende Zusammensetzung in einem Kühlraum bei 4°C, für näherungsweise 24 Stunden gealtert. Zu dieser Mischung wurden 91,8 Gramm Optolake 1130F-2 (A-8) als ein kolloidales Metalloxid tropfenweise zugesetzt und die resultierende Mischung über Nacht gerührt. Es wurden 12,2 Gramm ITA zu der Mischung zugegeben und für eine weitere Stunde gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu ergeben.
Vergleichsbeispiel D1
Es wurden 0,95 Gramm L-77 zu 190 Gramm der Beschichtungszusammensetzung entsprechend der Beschreibung in Vergleichsbeispiel D zugegeben. Die Beschichtungszusammensetzung ließ man für weitere 10 bis 30 Minuten rühren, um ein Mischen zu gewährleisten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Platten entsprechend der vorgenannten Prozedur bei einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 1,2 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,61 und einer Bayer-Zahl von 4,6 zu ergeben. Nach Exponierung an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für 10 Minuten zeigten die beschichteten Linsen oder Plattten einen Crazing-Effekt.
Vergleichsbeispiel D2
Es wurden 2,4 Gramm DCDA zu 187,6 Gramm der Beschichtungszusammensetzung entsprechend der Beschreibung in Vergleichsbeispiel D zugegeben. Die Mischung ließ man für 1 Stunde rühren, gefolgt von einer Zugabe von 0,96 Gramm L-77. Die Beschichtungszusammensetzung ließ man für weitere 10 bis 30 Minuten rühren, um ein Mischen zu gewährleisten. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde auf geätzte ADC-Linsen, ADC-Platten und 1,7 R_I-Platten entsprechend der vorgenannten Prozedur mit einer Abziehgeschwindigkeit von 2 ipm aufgetragen, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Dicke von etwa 1,5 Mikrometer, einer Brechzahl von etwa 1,60 und einer Bayer-Zahl von 6,0 zu ergeben. Nach Exponierung an siedendem Leitungswasser (gefärbt) für 10 Minuten zeigten die beschichteten Linsen oder Platten einen leichten Crazing-Effekt.
Damit sollte erkennbar sein, dass gemäß der vorliegenden Erfindung eine Beschichtungszusammensetzung und mehrere bevorzugte Formulierungen dafür sowie Verfahren zur Erzeugung und Verwendung derselben gewährt worden sind, die den Aufgaben und Vorteilen, wie sie vorstehend ausgeführt wurden, vollständig genügen. Obgleich die Erfindung in Verbindung mit speziellen Ausführungsformen davon beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, dass zahlreiche Alternativen, Modifikationen und Variationen für den Fachmann auf dem Gebiet augenscheinlich werden.

Claims

Beschichtungszusammensetzung, die, wenn sie auf ein Substrat aufgetragen und gehärtet ist, eine abriebfeste Beschichtung mit einer Brechzahl gewährt, die derjenigen des Substrats entspricht, wobei die Zusammensetzung aufweist: eine wässrig-organische Lösemittelmischung, die Hydrolyseprodukte und partielle Kondensate eines Epoxy-funktionellen Silans enthält, ein Metalloxid-Mischkolloid, ein Disilan und eine Carbonsäure-funktionelle Verbindung, wobei die Carbonsäure-funktionelle Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus monofunktionellen Carbonsäuren, multifunktionellen Carbonsäuren, Anhydriden und Kombinationen davon und worin ferner das Epoxy-funktionelle Silan zu der Disilan-Komponente und der Komponente des Metalloxid-Mischkolloids in einem Molverhältnis von etwa 0,1:1 bis 4:1 vorliegt.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Disilan dargestellt wird durch die Formel (R⁷O)_xR⁸ _3-xSi-R⁹ _y-SiR¹⁰ _3-x(OR¹¹)_x; worin x 0, 1, 2 oder 3 beträgt und y 0 oder 1 beträgt; R⁸ und R¹⁰ sind H oder eine Alkyl-Gruppe, die etwa 1 bis 10 Kohlenstoffatome enthält, eine funktionalisierte Alkyl-Gruppe, eine Alkylen-Gruppe, eine Aryl-Gruppe, eine Alkylpolyether-Gruppe sowie Kombinationen davon; R⁷ und R¹¹ sind H, eine Alkyl-Gruppe, die etwa 1 bis 10 Kohlenstoffatome enthält, eine Acetyl-Gruppe sowie Kombinationen davon; wobei, wenn y 1 beträgt, dann R⁹ eine Alkylen-Gruppe sein kann, die etwa 1 bis 12 Kohlenstoffatome enthält, ein Alkylenpolyether, der etwa 1 bis 12 Kohlenstoffatome enthält, eine Aryl-Gruppe, eine Alkylen-substituierte Aryl-Gruppe, eine Alkylen-Gruppe, die ein oder mehrere Olefine enthalten kann, oder ein Sauerstoff- oder Schwefelatom; und worin ferner, wenn x = 0 beträgt, dann R8 und R¹⁰ ein Chlor- oder Bromatom sind.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, worin die Hydrolyseprodukte und partiellen Kondensate des Epoxy-funktionellen Silans in der wässrig-organischen Lösemittelmischung bezogen auf die Gesamtfeststoffe der Beschichtungszusammensetzung in einer Menge von etwa 10% bis etwa 90 Gew.% vorliegen.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, worin die Carbonsäure-funktionelle Gruppe in der wässrig-organischen Lösemittelmischung bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungszusammensetzung in einer Menge von etwa 1,0% bis 90 Gew.% vorliegt.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, ferner aufweisend eine kolloidale Siliciumdioxid-Komponente, die in der wässrig-organischen Lösemittelmischung bezogen auf die Gesamtfeststoffe der Beschichtungszusammensetzung in einer Menge von etwa 0,1% bis 75 Gew.% vorliegt.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, worin das Metalloxid-Mischkolloid in der wässrig-organischen Lösemittelmischung bezogen auf die Gesamtfeststoffe der Beschichtungszusammensetzung in einer Menge von etwa 1% bis 90 Gew.% vorliegt.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, worin die wässrig-organische Lösemittelmischung ferner etwa 0,1% bis etwa 50. Gew.% bezogen auf die Gesamtfeststoffe der Zusammensetzung einer Mischung von Hydrolyseprodukten und partiellen Kondensaten eines Silan-Additivs aufweist, dargestellt durch die Formel R⁷ _xSi(OR⁸)_4-x, worin x eine ganze Zahl von 1, 2 oder 3 ist, R⁷ ist H, eine Alkyl-Gruppe, die 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome enthält, eine funktionalisierte Alkyl-Gruppe, eine Alkylen-Gruppe, eine Aryl-Gruppe, eine Alkylether-Gruppe sowie Kombinationen davon; R⁸ ist H, eine Alkyl-Gruppe, die 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome enthält, eine Acetyl-Gruppe sowie Kombinationen davon.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, worin die Menge an Wasser, die in der wässrig-organischen Lösemittelmischung vorliegt, eine ausreichende Menge ist, um eine weitgehend homogene Mischung von Hydrolyseprodukten und partiellen Kondensaten der Alkoxy-funktionellen Silane bereitzustellen.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 8, ferner aufweisend eine wirksame Menge eines Kondensationskatalysators.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, worin das Disilan in der wässrig-organischen Lösemittelmischung bezogen auf die Gesamtfeststoffe der Zusammensetzung in einer Menge von etwa 1% bis 75 Gew.% vorliegt.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, ferner aufweisend etwa 0,1% bis 75 Gew.% einer kolloidalen Siliciumdioxid-Komponente, bezogen auf die Gesamtfeststoffe der Zusammensetzung.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, worin der Lösemittelbestandteil der wässrig-organischen Lösemittelmischung ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem Alkohol, einem Ether, einem Glykolether, einem Ester, einem Keton, einem Glykoletheracetat sowie Kombinationen davon.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, worin der Lösemittelbestandteil der wässrig-organischen Lösemittelmischung ein Alkohol ist, der die allgemeine Formel ROH hat, worin R eine Alkyl-Gruppe ist, die von etwa 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome enthält.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, worin der Lösemittelbestandteil der wässrig-organischen Lösemittelmischung ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem Glykol, einem Ether, einem Glykolether sowie Mischungen davon mit der Formel R¹-(OR²)_x-OR¹, worin x eine ganze Zahl von 0, 1, 2, 3 oder 4 ist, R¹ ist H oder eine Alkyl-Gruppe, die etwa 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome enthält, und R² ist eine Alkylen-Gruppe, die etwa 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome enthält, sowie Kombinationen davon.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, worin das Epoxy-funktionelle Silan dargestellt wird durch die Formel R³ _xSi(OR⁴)_4-x, worin x eine ganze Zahl von 1, 2 oder 3 ist, R³ ist H, eine Alkyl-Gruppe, eine funktionalisierte Alkyl-Gruppe, eine Alkylen-Gruppe, eine Aryl-Gruppe, ein Alkylether sowie Kombinationen davon, die 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome enthalten und mindestens eine Epoxy-funktionelle Gruppe haben, und R⁴ ist H, eine Alkyl-Gruppe, die 1 bis etwa 5 Kohlenstoffatome enthält, eine Acetyl-Gruppe, eine Si(OR⁵)_3-yR⁶ _y-Gruppe, worin y eine ganze Zahl von 0, 1, 2 oder 3 ist, sowie Kombinationen davon; R⁵ ist H, eine Alkyl-Gruppe, die 1 bis etwa 5 Kohlenstoffatome enthält, eine Acetyl-Gruppe, eine andere -Si(OR⁵ _3-yR⁶ _y-Gruppe sowie Kombinationen davon, und R⁶ ist H, eine Alkyl-Gruppe, eine funktionalisierte Alkyl- Gruppe, eine Alkylen-Gruppe, eine Aryl-Gruppe, ein Alkylether sowie Kombinationen davon, die 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome enthalten.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, worin die Carbonsäure-funktionelle Verbindung dargestellt wird durch die Formel R⁷(COOR⁸)_x, worin x eine ganze Zahl von 1, 2, 3 oder 4 ist, und worin R⁷ H ist, eine Alkyl-Gruppe, eine funktionalisierte Alkyl-Gruppe, eine Alkylen-Gruppe, eine Aryl-Gruppe, eine funktionalisierte Aryl-Gruppe, ein Alkylether sowie Kombinationen davon, die 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome enthalten; und worin R⁸ H ist, eine Formyl-Gruppe, eine Carbonyl-Gruppe oder eine Acyl-Gruppe, wobei die Acyl-Gruppe mit einer Alkyl-Gruppe funktionalisiert sein kann, eine funktionalisierte Alkyl-Gruppe, eine Alkylen-Gruppe, eine Aryl-Gruppe, eine funktionalisierte Aryl-Gruppe, ein Alkylether sowie Kombinationen davon, die 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatome enthalten, und worin R⁷ und R⁸ über eine chemische Bindung verknüpft sein können oder nicht verknüpft sind.
Beschichtungszusammensetzung nach einer der Ansprüche 1 bis 16, worin das Metalloxid-Mischkolloid enthalten kann: eine beliebige Kombination von Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titandioxid, Zirconiumdioxid, Zinnoxid, Antimonoxid, Eisenoxid, Bleioxid und/oder Bismutoxid, sowie ferner mindestens eine Komponente des Metalloxid-Mischkolloids weder Aluminiumoxid noch Siliciumdioxid ist.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, worin die Menge an Wasser, die in der wässrig-organischen Lösemittelmischung vorliegt, eine ausreichende Menge ist, um eine weitgehend homogene Mischung von Hydrolyseprodukten und partiellen Kondensaten aller reaktionsfähigen Komponenten bereitstellt.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 18, ferner aufweisend eine wirksame Menge an Hydrolyse-Cokatalysator, wodurch die Hydrolysegeschwindigkeiten der hydrolysierbaren Komponenten erhöht werden.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, ferner aufweisend eine wirksame Menge eines Katalysators, um dadurch der gehärteten Beschichtung eine erhöhte Abriebfestigkeit zu vermitteln.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 20, worin die wirksame Menge des Katalysators bezogen auf die Gesamtfeststoffe der Beschichtungszusammensetzung etwa 0,05% bis etwa 20 Gew.% beträgt.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, ferner aufweisend eine wirksame Menge eines Egalisiermittels, wodurch die wässrig-organische Lösemittelmischung auf dem Substrat ausgebreitet wird, um einen im Wesentlichen gleichförmigen Kontakt der wässrig-organischen Lösemittelmischung mit dem Substrat zu gewähren.
Artikel, aufweisend: ein Substrat und eine weitgehend transparente, abriebfeste Beschichtung, die auf mindestens einer der Oberflächen des Substrats erzeugt wird, wobei die Beschichtung eine Brechzahl hat, die im Wesentlichen der Brechzahl des Substrats entspricht, und erzeugt wird durch Härten einer Beschichtungszusammensetzung, wobei die Beschichtungszusammensetzung diejenige nach einem der Ansprüche 1 bis 22 ist.
Verfahren zur Gewährung einer abriebfesten Beschichtung auf dem Substrat, wobei die abriebfeste Beschichtung eine kontrollierte Abtönbarkeit hat sowie eine Brechzahl, die im Wesentlichen der Brechzahl des Substrats entspricht, welches Verfahren umfasst: Aufbringen auf mindestens einer der Oberflächen eines Substrats eine wirksame Menge einer Beschichtungszusammensetzung, um auf dem Substrat eine im Wesentlichen gleichförmige Beschichtung aus der Beschichtungszusammensetzung zu schaffen, wobei die Beschichtungszusammensetzung eine solche nach einem der Ansprüche 1 bis 22 ist; und Härten der Beschichtungszusammensetzung, um auf dem Substrat eine gehärtete Beschichtung zu schaffen, die eine kontrollierte Abtönbarkeit hat und eine Brechzahl, die im Wesentlichen der Brechzahl des Substrats entspricht.