DE60037202T2 - Beschichtungszusammensetzung für einfärbbare , abrasionsfeste beschichtungen - Google Patents

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Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldungen
  • Die vorliegende Anmeldung ist eine Continuation der US-Patentanmeldung, die am 20. August 1999 eingereicht und der die Serial No. 09/378,318 zugeteilt worden ist, deren gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme mit einbezogen ist.
  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft das Gebiet transparenter Beschichtungen für transparente Gegenstände, wie etwa Brillenlinsen, und betrifft insbesondere Beschichtungszusammensetzungen mit niedrigen Viskositäten und Beschichtungszusammensetzungen, die abriebbeständige Beschichtungen erzeugen, die hohe Färbbarkeit zeigen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Transparente Kunststoffmaterialien, wie etwa Brillenlinsen, werden während des Gebrauchs aufgrund von Zerkratzen und Abrieb matt und trübe. Polycarbonat-Brillenlinsen sind zum Beispiel stark und splittersicher, sind aber auch relativ weich und empfindlich gegenüber Zerkratzen. Bildschirmplatten werden in ähnlicher Weise aus flexiblen, splittersicheren Kunststoffmaterialien, wie etwa Polycarbonat und Poly(methylmethacrylat), hergestellt, und diese können ebenfalls zerkratzt oder abgenutzt werden.
  • Verschiedene Beschichtungen sind für Brillen und andere transparente Kunststoffmaterialien vorgeschlagen worden, um deren Neigung zu verringern, zerkratzt oder abgenutzt zu werden. Eine solche Zusammensetzung ist in U.S.-Patent 4,378,250 (Treadway et al.), erteilt am 29. März 1983, gezeigt. Andere Beschichtungen sind in U.S.-Patenten 5,367,019 (Sawara), 4,855,180 (Kawamura), 4,895,767 (Mori et al.) und 4,719,146 (Hohage et al.) gezeigt. Neben der Tatsache, dass sie abriebbeständig sind, sollten Beschichtungen für Brillenlinsen auch durch Behandlung mit einem Farbstoff, der in die Beschichtung eingearbeitet wird, eingefärbt werden können. Als eine allgemeine Beobachtung neigt die Färbbarkeit einer Beschichtung dazu abzunehmen, wenn ihre Härte und Kratzbeständigkeit zunimmt, und umgekehrt.
  • Harasta et al. U.S.-Patent 4,426,431 diskutiert eine Beschichtungszusammensetzung, die als ein „hybrides" System bezeichnet wird, weil sie eine Lösung, in einem Lösemittel wie etwa Propylencarbonat, einer Epoxyverbindung und eines kationischen Iniatators dafür und einer Acrylverbindung und eines Radikalinitiators dafür einsetzt. Im Allgemeinen werden Beschichtungszusammensetzungen, die zur Verwendung bei der Herstellung von transparenten Schutzbeschichtungen auf Brillenlinsen und dergleichen geeignet sind, in Lösung in einem flüchtigen Lösemittel bereitgestellt, wobei das Lösemittel als ein Trägerstoff mit niedriger Viskosität dient, um zu ermöglichen, dass die Beschichtungszusammensetzung gleichförmig über eine Oberfläche verteilt wird und Farbstoffbehandlungen annimmt. Die Lösemittel, die eingesetzt werden, sind größtenteils organisch und müssen vorsichtig verwendet und entsorgt werden.
  • Perkins et al. U.S.-Patent 5,221,560 beschreibt eine Beschichtungszusammensetzung, die einen polyfunktionellen, polymerisierbaren nicht-Acrylat-funktionellen Ether, einen strahlungsempfindlichen Initiator und kolloidales Siliciumdioxid in einer Menge, die wenigstens 25 Gew.-% der gesamten Feststoffe der Zusammensetzung bereitstellt, enthält, wobei das Siliziumdioxid mit einer kleinen Menge eines hydrolysierten Acryloxy-funktionellen oder Glycidoxy-funktionellen Silans umgesetzt ist.
  • Treadway, PCT-Veröffentlichung WO 98/39390 beschreibt eine Beschichtungszusammensetzung, die im Wesentlichen frei von flüchtigen Substanzen ist und die ein Hydrolyseprodukt eines Epoxy-funktionellen Silans und auch einen polymerisierbaren Ether einsetzt. Der letztere soll ausgehärteten Beschichtungen der Zusammensetzung Färbbarkeit verleihen.
  • U.S.-Patent 5,866,262 (Galic et al.) lehrt die Verwendung von vollständig hydrolysierten Epoxy-funktionellen und Imin-funktionellen Alkoxysilanen in Beschichtungszusammensetzungen für Brillenlinsen, wohingegen das zuvor erwähnte U.S.-Patent 4,378,250 (Treadway et al.) lehrt, dass eine solche Hydrolyse von Epoxy- und Imin-funktionellen Alkoxysilanen weniger als stöchiometrisch sein kann.
  • US-A-5296295 offenbart strahlungshärtbare Beschichtungszusammensetzungen, die transparente, abriebbeständige einfärbbare Beschichtungen bilden, umfassend kolloidales Siliciumdioxid, das Hydrolyseprodukt eines Silans, Ether, Initiatoren und ein monofunktionelles Monomer.
  • Beschichtungszusammensetzungen des Typs, der verwendet wird, um Beschichtungen auf solchen Substraten wie Polycarbonat-Brillenlinsen bereitzustellen, besitzen wünschenswerterweise niedrige Viskosität. Überdies sind sie, wie zuvor angemerkt, wünschenswerterweise in der Lage, nach Aushärtung, Oberflächen zu bilden, die einerseits hart und kratzbeständig sind und andererseits einfärbbar sind, das heißt ohne weiteres einfärbende Farbstoffe annehmen können.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt Beschichtungszusammensetzungen bereit, die ausgehärtete Beschichtungen liefern, die hervorragende Abriebbeständigkeit zeigen und die ohne weiteres einfärbende Farbstoffe annehmen. Die Zusammensetzungen besitzen vorzugsweise niedrige Viskosität und sind am bevorzugtesten im Wesentlichen frei von flüchtigen Lösemitteln.
  • Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist in den Ansprüchen 1–22 definiert.
  • In einer Ausführungsform umfasst eine Zusammensetzung der Erfindung das Hydrolyseprodukt eines Epoxy-funktionellen Alkoxysilans, ein Härtungsmittel dafür, ein ethylenisch ungesättigtes Monomer und auch ein nicht-hydrolysiertes Epoxy-funktionelles Alkoxysilan. Die ethylenisch ungesättigte Monomerkomponente umfasst wünschenswerterweise ein Acryl-Monomer, vorzugsweise ein Acryl-Monomer mit einer Acryl-Funktionalität von nicht mehr als zwei.
  • Ich habe festgestellt, dass die Einbeziehung eines nicht-hydrolysierten Epoxy-funktionellen Alkoxysilans in die Beschichtungszusammensetzung eine beträchtliche Verringerung der Viskosität der zu erzielenden Zusammensetzung ermöglicht, ohne Verlust der Abriebbeständigkeit. Mengen des nicht-hydrolysierten Silans, die ausreichend sind, um die Viskosität der Beschichtungszusammensetzung signifikant zu verringern, bis zu etwa 50 Gew.-%, Trockenmassebasis, werden verwendet.
  • Die Beschichtungszusammensetzungen der Erfindung schließen vorzugsweise einen kationischen Initiator, wie etwa ein Diaryliodoniumhexafluoroantimonat, und einen radikalischen Initiator, um die Polymerisation der ethylenisch ungesättigten Beschichtungskomponenten zu initiieren, ein. Die Zusammensetzung kann eine oder mehrere zusätzliche Epoxy-funktionelle Verbindungen, Acryl-Monomere und andere Bestandteile, einschließlich Kolloiden, einschließen, obgleich die Zusammensetzung vorzugsweise frei von Siliciumdioxid und am bevorzugtesten im Wesentlichen frei von Kolloiden ist.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • In Beschichtungszusammensetzungen der Erfindung ist der Epoxy-funktionelle Alkoxysilan-Vorläufer des wenigstens teilweise hydrolysierten polymerisierbaren Bestandteils vorzugsweise ein Epoxyalkylalkoxysilan der folgenden Struktur: Q-R1-Si(R2)m-(OR3)3-m worin R1 eine C1-C14-Alkylengruppe ist, R2 und R3 unabhängig C1-C4-Alkylgruppen sind und Q eine Glycidoxy- oder Epoxycyclohexylgruppe ist und m 0 oder 1 ist. Die Alkoxygruppen sind wenigstens teilweise hydrolysiert, um Silanolgruppen zu bilden, mit der Freisetzung des R3OH-Alkohols, und es tritt etwas Kondensation der Silanolgruppen auf. Epoxy-Reaktivität wird jedoch erhalten. Viele Epoxy-funktionelle Alkoxysilane sind als Hydrolyse-Vorläufer geeignet, einschließlich Glycidoxymethyltrimethoxysilan, Glycidoxymethyltriethoxysilan, Glycidoxymethyltripropoxysilan, Glycidoxymethyltributoxysilan, β-Glycidoxyethyltrimethoxysilan, β-Glycidoxyethyltriethoxysilan, β-Glycidoxyethyltripropoxysilan, β-Glycidoxyethyltributoxysilan, α-Glycidoxyetyltrimethoxysilan, α-Glycidoxyethyltriethoxysilan, α-Glycidoxyetyltripropoxysilan, α-Glycidoxyethyltributoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltriethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltripropoxysilan, γ-Glycidoxypropyltributoxysilan, β-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, β-Glycidoxypropyltriethoxysilan, β-Glycidoxypropyltripropoxysilan, β-Glycidoxypropyltributoxysilan, α-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, α-Glycidoxypropyltriethoxysilan, α-Glycidoxypropyltripropoxysilan, α-Glycidoxypropyltributoxysilan, δ-Glycidoxybutyltrimethoxysilan, δ-Glycidoxybutyltriethoxysilan, δ-Glycidoxybutyltripropoxysilan, δ-Glycidoxybutyltributoxysilan, γ-Glycidoxybutyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxybutyltriethoxysilan, γ-Glycidoxybutyltripropoxysilan, γ-Propoxybutyltributoxysilan, δ-Glycidoxybutyltrimethoxysilan, δ-Glycidoxybutyltriethoxysilan, δ-Glycidoxybutyltripropoxysilan, α-Glycidoxybutyltrimethoxysilan, α-Glycidoxybutyltriethoxysilan, α-Glycidoxybutyltripropoxysilan, α-Glycidoxybutyl tributoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-methyltrimethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-methyltriethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-methyltripropoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-methyltributoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-ethyltrimethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-ethyltriethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-ethyltripropoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-ethyltributoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-propyltrimethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-propyltriethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-propyltripropoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-propyltributoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-butyltrimethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-butyltriethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-butyltripropoxysilan und (3,4-Epoxycyclohexyl)-butyltributoxysilan.
  • Ein besonders bevorzugtes Epoxyalkylalkoxysilan ist γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan aufgrund seiner breiten kommerziellen Verfügbarkeit.
  • Hydrolyse des Epoxy-funktionellen Alkoxysilan-Vorläufers kann in einer sauren Umgebung eintreten, und es wird Bezug genommen auf U.S.-Patent 4,378,250 . Hydrolyse der Alkoxygruppen setzt den assoziierten Alkohol frei (der ausgetrieben werden kann), um Silanolgruppen zu bilden; diese sind ihrerseits relativ instabil und neigen dazu, spontan zu kondensieren. Hydrolyse des Alkoxysilans kann, muss aber nicht vollständig sein, und vorzugsweise wird das Alkoxysilan mit einer stöchiometrisch ausreichenden Menge Wasser umgesetzt, um wenigstens 50% der Alkoxygruppen zu hydrolysieren und am bevorzugtesten von etwa 60% bis etwa 70% der Alkoxygruppen. Für die Hydrolyse eines Epoxy-funktionellen Trialkoxysilans sind gute Ergebnisse erzielt worden, indem das Silan mit einer stöchiometrisch ausreichenden Menge Wasser umgesetzt worden ist, um zwei Drittel der Alkoxygruppen zu hydrolysieren.
  • Das wenigstens teilweise hydrolysierte Epoxy-funktionelle Silan liegt in den Beschichtungszusammensetzungen der Erfindung in einer Gewichtskonzentration (Trockenmassebasis) von 10% bis 75% und bevorzugt 20% bis 50% vor.
  • Zusätzlich zum teilweise oder vollständig hydrolysierten Epoxy-funktionellen Alkoxysilan schließt die Zusammensetzung, wie oben angemerkt, wünschenswerterweise eine wirksame Menge von bis zu 50 Gew.-%, Trockenmassebasis, eines Nicht-hydrolysierten ein, und geeignete Epoxy-funktionelle Alkoxysilane schließen die oben aufgelisteten Silane ein. Das nicht-hydrolysierte Epoxy-funktionelle Alkoxysilan liegt wünschenswerterweise in einer Menge von nicht weniger als 10, vorzugsweise wenigstens 20 und am bevorzugtesten von 40 bis 50 Gew.-%, Trockenmassebasis, vor. Vorzugsweise wird das Epoxy-funktionelle Alkoxysilan, das als die nicht-hydrolysierte Komponente einbezogen ist, auch eingesetzt, um die hydrolysierte Komponente herzustellen. Man sollte verstehen, dass die hydrolysierten und nicht-hydrolysierten Komponenten verschieden sein können, und jede kann ein oder ein Gemisch aus verschiedenen Epoxy-funktionellen Alkoxysilanen einsetzen, wie gewünscht.
  • Nützliche kationische Initiatoren für die Zwecke dieser Erfindung schließen die aromatischen Oniumsalze, einschließlich Salzen von Gruppe-Va-Elementen, wie etwa Phosphoniumsalzen, z. B. Triphenylphenacylphosphoniumhexafluorophosphat, Salzen von Gruppe-VIa-Elementen, wie etwa Sulfoniumsalzen, z. B. Triphenylsulfoniumtetrafluoroborat, Triphenylsulfoniumhexafluorophosphat und Triphenylsulfoniumhexafluoroantimonat, und Salzen von Gruppe-VIIa-Elementen, wie etwa Iodoniumsalzen, wie etwa Diphenyliodoniumchlorid und Diaryliodoniumhexafluoroantimonat, ein, wobei das letztere bevorzugt ist. Die aromatischen Oniumslaze und deren Verwendung als kationische Initiatoren bei der Polymerisation von Epoxyverbindungen sind im Detail in U.S.-Pat. Nr. 4,058,401 , „Photocurable Compositions Containing Group VIA Aromatic Onium Salts", von J. V. Crivello, erteilt am 15. November 1977; U.S.-Pat. Nr. 4,069,055 , „Photocurable Epoxy Compositions Containing Group VA Onium Salts", von J. V. Crivello, erteilt am 17. Januar 1978; U.S.-Pat. Nr. 4,101,513 , "Catalyst For Condensation Of Hydrolyzable Silanes And Storage Stable Compositions Thereof", von F. J. Fox et al., erteilt am 18. Juli 1978; und U.S.-Pat. Nr. 4,161,478 , „Photoinitiators", von J. V. Crivello, erteilt am 17. Juni 1979, ein.
  • Weitere kationische Initiatoren können zusätzlich zu denjenigen, die oben genannt sind, verwendet werden; zum Beispiel die Phenyldiazoniumhexafluorophosphate, die Alkoxy- oder Benzyloxyreste als Substituenten auf dem Phenylrest enthalten, wie beschrieben in U.S.-Pat. Nr. 4,000,115 , „Photopolymerization Of Epoxides", von Sanford S. Jacobs, erteilt am 28. Dezember 1976. Bevorzugte kationische Initiatioren zur Verwendung in den Zusammensetzungen dieser Erfindung sind die Salze von Gruppe-VIa-Elementen und insbesondere die Sulfoniumsalze, und auch die Gruppe-VIIa-Elemente, insbesondere die Diaryliodoniumhexafluoroantimonate. Besondere kationische Katalysatoren schließen Diphenyliodoniumsalze von Tetrafluoroborat, Hexafluorophosphat, Hexafluoroarsenat und Hexafluoroantimonat; und Triphenylsulfoniumsalze von Tetrafluoroborat, Hexafluorophosphat, Hexafluoroarsenat und Hexafluoroantimonat ein.
  • Eine breite Vielfalt von ethylenisch ungesättigte Monomeren (einschließlich Oligomeren) kann in der Beschichtungszusammensetzung der Erfindung eingesetzt werden, und Acryl-Monomere und -Oligomere, insbesondere diejenigen mit Acryl-Funktionalitäten von nicht mehr als zwei, sind bevorzugt. Nützliche Acryl-Verbindungen zur Verbesserung der Adhäsion an Polycarbonat-Substraten schließen sowohl mono- als auch difunktionelle Monomere ein, aber andere oder zusätzliche polyfunktionelle Acryl-Monomere können ebenfalls einbezogen werden.
  • Beispiele für monofunktionelle Acryl-Monomere schließen Acryl- und Methacrylester, wie etwa Ethylacrylat, Butylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, Cyclohexylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Methylmethacrylat und Ethylmethacrylat, ein. Beispiele für polyfunktionelle Acryl-Monomere, einschließlich sowohl difunktioneller als auch tri- und tetrafunktioneller Monomere, schließen Neopentylglykoldiacrylat, Pentaerythritoltriacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Tetraethylenglykoldiacrylat, 1,3-Butylenglykoldiacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, 1,3-Butylenglykoldimethacrylat, Ehylenglykoldimethacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat, Tetraethylenglykoldimethacrylat, 1,6-Hexandioldimethacrylat, Ethylenglykoldiacrylat, Diethylenglykoldiacrylat, Glyceroldiacrylat, Glyceroltriacrylat, 1,3-Propandioldiacrylat, 1,3-Propandioldimethacrylat, 1,2,4-Butantrioltrimethacrylat, 1,4-Cyclohexandioldiacrylat, 1,4-Cyclohexandioldimethacrylat, Pentaerythritoldiacrylat und 1,5-Pentandioldimethacrylat ein. Die Acryl-funktionellen Monomere und Oligomere werden wünschenswerterweise in einer Gewichtskonzentration von wenigstens etwa 10 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 10% bis etwa 50% und am bevorzugtesten von etwa 10% bis etwa 25%, alles auf einer Trockenmassebasis, eingesetzt.
  • Als Initiatoren für die ethylenisch ungesättigten Monomere sind photoaktivierte radikalische Initiatoren bevorzugt, obgleich thermisch aktivierte radikalische Initiatoren ebenfalls verwendet werden können. Nützliche Photoinitiatoren für diesen Zweck sind die haloalkylierten aromatischen Ketone, Chlormethylbenzophenone, bestimmte Benzoinether, bestimmte Acetophenon-Derivate wie etwa Diethoxyacetophenon und 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on. Eine bevorzugte Klasse von radikalischen Photoinitiatoren sind die Benzilketale, die schnelle Härtungen erzeugen. Ein bevorzugter Photoinitiator ist α,α-Dimethoxy-α-phenylacetophenon (Iragacure® 651, Ciba-Geigy, offenbart in U.S.-Pat. Nrn. 3,715,293 und 3,801,329 ). Der bevorzugteste Photoinitiator gemäß dieser Erfindung ist 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on (Darocoure® 1173, Ciba-Geigy Corporation). Spezifische Beispiele für Photoinitiatoren schließen Ethylbenzoinether, Isopropylbenzoinether, Dimethoxyphenylacetophenon, Diethoxyacetophenon und Benzophenon ein.
  • Die Beschichtungszusammensetzung ist im Wesentlichen frei von flüchtigem Lösemittel und ist vorzugsweise auch frei von Siliciumdioxid und frei von anderen Kolloiden.
  • Die Erfindung kann durch Bezugnahme auf die folgenden veranschaulichende, nicht-beschränkende Beispiele leichter verstanden werden. In diesen Beispielen wird Färbbarkeit wie folgt gemessen: Eine beschichtete und ausgehärtete Probe wird in BPI Black Dye (1% Durchlässigkeit, Brain Power Inc.) bei 95°C–100°C für 15 Minuten untergetaucht und dann mit Wasser abgespült und getrocknet. Die Durchlässigkeit T der Probe wird spektrophotometrisch gemessen, und Färbbarkeit wird als prozentuale Durchlässigkeit angegeben. Abriebbeständigkeit kann gemessen werden durch Abreiben der beschichteten Oberfläche eines transparenten Substrates unter vorbestimmten Bedingungen und Messen der Trübung, die als eine Verringerung der Lichtdurchlässigkeit gebildet wird. Eine solche Testapparatur wird als ein Taber Abrader bezeichnet, ein Produkt von Byk-Gardner. Test der Abriebbeständigkeit mit dieser Ausrüstung kann gemäß ASTM D 1044-78 durchgeführt werden. Die bestimmte eingesetzte Ausrüstung für das Testen von Beschichtungen, auf die unten Bezug genommen wird, umfasste einen Taber Abrader Model 5130, ausgestattet mit einem CS10-Abriebrad, belastet mit 500 Gramm.
  • Beispiel 1
  • Herstellung von Epoxy-Basiszusammensetzungen
  • Epoxy-Basis #1: Ein teilweise hydrolysiertes Epoxy-funktionelles Alkoxysilan wird hergestellt durch Zusammenbringen von 236 g γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, 36 g Wasser und 0,5 ml einer 1%-igen HCl-Lösung und Vermischen für 16–20 Stunden. Aus dem resultierenden Produkt werden unter Vakuum die flüchtigen Substanzen ausgetrieben.
  • Epoxy-Basis #2: Ein zweites teilweise hydrolysiertes Epoxy-funktionelles Alkoxysilan wird hergestellt durch Zusammenbringen von 246 g Epoxycyclohexylethyltrimethoxysilan, 18 g Wasser, 20 g Ethanol und 0,2 g eines sauren funktionellen Ionenaustauscherharzes (CT 275, Purolite Corp.). Die Mischung wird bei Raumtemperatur für 36–40 Stunden gerührt, und dann werden die flüchtigen Substanzen unter Vakuum ausgetrieben.
  • Beispiel 2
  • Zwei Beschichtungszusammensetzungen, bezeichnet mit A und B, wurden durch Zusammenmischen der folgenden Bestandteile hergestellt, wobei die Mengen in Gramm angegeben sind. Die Viskosität der Zusammensetzungen wurde gemessen, und die Zusammensetzungen wurden auf Polycarbonat-Linsen aufgebracht und unter Verwendung eines Mitteldruck-Quecksilberkolbens, 250 Watt/Inch, UV-gehärtet. Die beschichteten Linsen wurden dem Taber-Abrieb-Test unterzogen, der oben beschrieben ist.
    Bestandteil A B
    Butandioldiacrylat 8,0 8,0
    Cyclohexandimethanoldivinylether 2,0 2,0
    Trimethylolpropantriglycidylether 7,5 7,5
    Epoxy-Basis #1 9,5 5,5
    γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan (nicht hydrolysiert) 0,0 5,0
    Triarylsulfoniumhexafluorophosphat (Cyracure 6990, Union Carbide) 0,64 0,66
    Triarylsulfoniumhexafluoroantimonat (Cyracure 6974, Union Carbide) 0,64 0,64
    2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on (Darocoure 1173, Ciba-Geigy Corporation) 0,8 0,8
    Ebecryl 350 (Silikon-Verlaufmittel, UCB Chemicals Corp.) 0,4 0,4
    Viskosität, cps 32 11
    Taber-Abrieb, % Trübung, 200 Zyklen 11,3–11,6 11,3–11,4
  • Es sollte angemerkt werden, dass die Viskosität von Zusammensetzung B ungefähr ein Drittel der Viskosität der Vergleichszusammensetzung A betrug.
  • Beispiel 3
  • Drei Beschichutngszusammensetzungen, bezeichnet mit C, D und E, wurden durch Zusammenmischen der folgenden Bestandteile hergestellt, wobei die Mengen in Gramm angegeben sind. Die Viskosität der Zusammensetzungen wurde gemessen, und Zusammensetzungen wurden aufgebracht, ausgehärtet und getestet wie in Beispiel 2.
    Bestandteil C D E
    Epoxy-Basis #1 7,6 7,6 7,6
    Hexandioldiacrylat 6,4 5,2 6,4
    Cyclohexandimethanoldivinylether 1,6 1,6 1,6
    Epoxycyclohexylethyltrimethoxysilan (nicht-hydrolysiert) 6,0 2,0 4,0
    Epoxy-Basis #2 0,0 4,0 2,0
    1/1-Gemisch aus Benzophenon und 1-Hydroxycyclohexylphenylketon 0,6 0,5 0,6
    Gemischte Triarylsulfoniumhexafluoroantimonatsalze, 50% in Propylencarbonat (UVI 6974, Union Carbide) 1,2 1,2 1,2
    Ebecryl 350 0,2 0,2 0,2
    Viskosität, cps 12,0 26 22
    Taber-Abrieb, 200 Zyklen, % Trübung 9,8 9,4 9,6
  • Beispiel 4
  • Eine Basiszusammensetzung wurde hergestellt durch Vermischen der folgenden Bestandteile, wobei die Mengen in Gramm angegeben sind:
    Glycidoxypropyltrimethoxysilan, teilweise hydrolysiert wie in Beispiel 1 36
    Glycidoxypropyltrimethoxysilan, nicht-hydrolysiert 50
    Hexandioldiacrylat 15
    Pentaerythritoltriacrylat 5,0
    1/1-Gemisch aus Benzophenon und 1-Hydroxycyclohexylphenylketon 1,8
    Diaryliodoniumhexafluorophosphat (CD 1012, Sartomer Corp) 4,0
  • Die resultierende Basiszusammensetzung wurde in 10g-Aliquote unterteilt, und zu jedem Aliquot wurden 0,4 g von einem der unten aufgelisteten Tenside zugesetzt, und die Zusammensetzungen wurden mit Schleuderbeschichtung auf Polycarbonat-Linse aufgebracht und unter UV-Licht ausgehärtet, um Beschichtungsdicken im Bereich von 8 bis 10 Mikrons zu bilden. Die Färbbarkeit jeder Linse wurde gemessen, wie oben beschrieben.
    Tensid Wasserlöslichkeit Färbbarkeit (%D)
    SILWET L-77 (Polyalkylenoxid-modifiziertes Heptamethyltrisiloxan, Molekulargewicht 700, AP-Typ) Dispergierbar 27,7
    SILWET L-722 (Polylalkylenoxid-modifiziertes Dimethylsiloxan, Molekulargewicht 3000, AEB-Typ) Unlöslich 26,2
    SILWET L-7001 (Polyalkylenoxid-modifiziertes Dimethylsiloxan, Molekulargewicht 20.000, AP-Typ) Teilweise löslich 26,2
    SILWET L-7500 (Polyalkylenoxid-modifiziertes Dimethylsiloxan, Molekulargewicht 3000, AP-Typ) Teilweise löslich 35,4
    SILWET L-7604 (Polyalkylenoxid-modifiziertes Dimethylsiloxan, Molekulargewicht 4000, AP-Typ) Löslich 26,4
    SILWET L-7607 (Polyalkylenoxid-modifiziertes Dimethylsiloxan, Molekulargewicht 1000, AP-Typ) Löslich 27,7
    SILWET L-7607 (Polyalkylenoxid-modifiziertes Dimethylsiloxan, Molekulargewicht 10.000, AP-Typ) Unlöslich 29,4
    TERGITOL S-3 (Alkyloxypolyethylenoxyethanol, Molekulargewicht 332) Unlöslich 26,4
    TERGITOL S-5 (Alkyloxypolyethylenoxyethanol, Molekulargewicht 420) Dispergierbar 28,4
    TERGITOL S-7 (Alkyloxypolyethylenoxyethanol, Molekulargewicht 508) Löslich 29,0
    TERGITOL NP-4 (Nonylphenylpolyethylenglykolether, Molekulargewicht 396) Unlöslich 27,0
    TERGITOL NP-6 (Nonylphenylpolyethylenglykolether, Molekulargewicht 484) Dispergierbar 33,5
    TERGITOL NP-6 (Nonylphenylpolyethylenglykolether, Molekulargewicht 528) Dispergierbar 27,9
    TERGITOL NP-15 (Nonylphenylpolyethylenglykolether, Molekulargewicht 880) Löslich 27,3
  • Obgleich bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, sollte man verstehen, dass verschiedene Änderungen, Adaptionen und Modifikationen darin vorgenommen werden können, ohne vom Geist der Erfindung oder dem Schutzumfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims (22)

  1. Beschichtungszusammensetzung zur Ausbildung einer transparenten, abriebbeständigen Beschichtung auf einem Substrat, die eine im wesentlichen von flüchtigen Lösemitteln freie Zusammensetzung umfaßt, welche umfaßt: a) das Hydrolyseprodukt eines Epoxy-funktionellen Alkoxysilans, b) ein Härtungsmittel zum Polymerisieren von Epoxyverbindungen, wobei das Härtungsmittel einen kationischen Initiator umfaßt, c) ein ethylenisch ungesättigtes Monomer und einen photoaktivierten radikalischen Initiator dafür und d) eine die Viskosität vermindernde Menge bis zu 50 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse, eines nicht-hydrolysierten Epoxy-funktionellen Alkoxysilans.
  2. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, die ein im wesentlichen nicht-reaktives Polyether-Tensid in ausreichender Menge einschließt, um die Färbbarkeit einer ausgehärteten Beschichtung zu verbessern, die aus besagter Zusammensetzung ausgebildet ist.
  3. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Polyether-Tensid ein Siloxan ist.
  4. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Polyether-Tensid ein Silikon ist.
  5. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Polyether-Tensid ein Polyalkylenoxidsiloxan ist.
  6. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Polyether-Tensid ein Alkoxypolyethylenoxyalkanol ist.
  7. Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, in der das Tensid wenigstens teilweise wasserlöslich ist.
  8. Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, in der das Tensid in Wasser unlöslich ist.
  9. Beschichtungszusammensetzung nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes ethylenisch ungesättigte Monomer ein Acryl-Monomer umfaßt.
  10. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Acryl-Monomer eine Acryl-Funktionalität von nicht mehr als zwei besitzt.
  11. Beschichtungszusammensetzung nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Zusammensetzung im wesentlichen von Vinylethern und Nicht-Silan-Epoxy-Monomeren frei ist.
  12. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Epoxy-funktionellen Alkoxysilane der Teile a) und d) unabhängig hergestellt sind aus der Gruppe, bestehend aus Glycidoxymethyltrimethoxysilan, Glycidoxymethyltriethoxysilan, Glycidoxymethyltripropoxysilan, Glycidoxymethyltributoxysilan, β-Glycidoxyethyltrimethoxysilan, β-Glycidoxyethyltriethoxysilan, β-Glycidoxyethyltripropoxysilan, β-Glycidoxyethyltributoxysilan, α-Glycidoxyethyltrimethoxysilan, α-Glycidoxyethyltriethoxysilan, α-Glycidoxyetyltripropoxysilan, α-Glycidoxyethyltributoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltriethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltripropoxysilan, γ-Glycidoxypropyltributoxysilan, β-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, β-Glycidoxypropyltriethoxysilan, β-Glycidoxypropyltripropoxysilan, β-Glycidoxypropyltributoxysilan, α-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, α-Glycidoxypropyltriethoxysilan, α-Glycidoxypropyltripropoxysilan, α-Glycidoxypropyltributoxysilan, δ-Glycidoxybutyltrimethoxysilan, δ-Glycidoxybutyltriethoxysilan, δ-Glycidoxybutyltripropoxysilan, δ-Glycidoxybutyltributoxysilan, γ-Glycidoxybutyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxybutyltriethoxysilan, γ-Glycidoxybutyltripropoxysilan, γ-Propoxybutyltributoxysilan, δ-Glycidoxybutyltrimethoxysilan, δ-Glycidoxybutyltriethoxysilan, δ-Glycidoxybutyltripropoxysilan, α-Glycidoxybutyltrimethoxysilan, α-Glycidoxybutyltriethoxysilan, α-Glycidoxybutyltripropoxysilan, α-Glycidoxybutyltributoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-methyltrimethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-methyltriethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-methyltripropoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-methyltributoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-ethyltrimethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-ethyltriethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-ethyltripropoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-ethyltributoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-propyltrimethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-propyltriethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-propyltripropoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-propyltributoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-butyltri methoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-butyltriethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-butyltripropoxysilan und (3,4-Epoxycyclohexyl)-butyltributoxysilan.
  13. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silan von Teil a) in einer ausreichenden Menge zugegeben wird, um eine Konzentration in der Zusammensetzung, bezogen auf das Gewicht (Trockenmassebasis), von zwischen 10% bis 75% bereitzustellen, und das Silan von Teil d) in einer ausreichenden Menge zugegeben wird, um eine Konzentration von nicht weniger als 10% bereitzustellen.
  14. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ethylenisch ungesättigten Monomere Acryl-Monomere und -Oligomere mit Acryl-Funktionalitäten von nicht mehr als zwei umfassen.
  15. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Monomere ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Ethylacrylat, Butylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, Cyclohexylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Neopentylglykoldiacrylat, Pentaerythritoltriacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Tetraethylenglykoldiacrylat, 1,3-Butylenglykoldiacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, 1,3-Butylenglykoldimethacrylat, Ehylenglykoldimethacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat, Tetraethylenglykoldimethacrylat, 1,6-Hexandioldimethacrylat, Ethylenglykoldiacrylat, Diethylenglykoldiacrylat, Glyceroldiacrylat, Glyceroltriacrylat, 1,3-Propandioldiacrylat, 1,3-Propandioldimethacrylat, 1,2,4-Butantrioltrimethacrylat, 1,4-Cyclohexandioldiacrylat, 1,4-Cyclohexandioldimethacrylat, Pentaerythritoldiacrylat und 1,5-Pentandioldimethacrylat.
  16. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Monomere in einer Gewichtskonzentration in der Zusammensetzung von 10% bis 25%, auf einer Trockenmassebasis, eingesetzt werden.
  17. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kationische Photoinitiator ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Salzen von Elementen der Gruppe Va, Salzen von Elementen der Gruppe VIa und Salzen von Elementen der Gruppe VIIa.
  18. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der kationische Photoinitiator ein Diaryliodoniumhexafluoroantimonat umfaßt.
  19. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der photoaktivierte radikalische Initiator ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus haloalkylierten aromatischen Ketonen, Chlormethylbenzophenonen, Benzoinethern und Acetophenon-Derivaten.
  20. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Initiator ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Diethoxyacetophenon, Benzilketalen, α,α-Dimethoxy-α-phenylacetophenon, 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on, Ethylbenzoinether, Isopropylbenzoinether, Dimethoxyphenylacetophenon, Diethoxyacetophenon und Benzophenon.
  21. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung durch Verwendung ultravioletter Bestrahlung ausgehärtet werden kann.
  22. Beschichtungszuammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Epoxy-funktionellen Alkoxysilane der Teile a) und d) unabhängig hergestellt sind aus der Gruppe, bestehend aus Glycidoxymethyltrimethoxysilan, Glycidoxymethyltriethoxysilan, Glycidoxymethyltripropoxysilan, Glycidoxymethyltributoxysilan, β-Glycidoxyethyltrimethoxysilan, β-Glycidoxyethyltriethoxysilan, β-Glycidoxyethyltripropoxysilan, β-Glycidoxyethyltributoxysilan, α-Glycidoxyethyltrimethoxysilan, α-Glycidoxyethyltriethoxysilan, α-Glycidoxyethyltripropoxysilan, α-Glycidoxyethyltributoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltriethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltripropoxysilan, γ-Glycidoxypropyltributoxysilan, β-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, β-Glycidoxypropyltriethoxysilan, β-Glycidoxypropyltripropoxysilan, β-Glycidoxypropyltributoxysilan, α-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, α-Glycidoxypropyltriethoxysilan, α-Glycidoxypropyltripropoxysilan, α-Glycidoxypropyltributoxysilan, δ-Glycidoxybutyltrimethoxysilan, δ-Glycidoxybutyltriethoxysilan, δ-Glycidoxybutyltripropoxysilan, δ-Glycidoxybutyltributoxysilan, γ-Glycidoxybutyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxybutyltriethoxysilan, γ-Glycidoxybutyltripropoxysilan, γ-Propoxybutyltributoxysilan, δ-Glycidoxybutyltrimethoxysilan, δ-Glycidoxybutyltriethoxysilan, δ-Glycidoxybutyltripropoxysilan, α-Glycidoxybutyltrimethoxysilan, α-Glycidoxybutyltriethoxysilan, α-Glycidoxybutyltripropoxysilan, α-Glycidoxybutyltributoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-methyltrimethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-methyltriethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-methyltripropoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-methyltributoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-ethyltrimethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-ethyltriethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-ethyltripropoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-ethyltributoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-propyltrimethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-propyltriethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-propyltripropoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-propyltributoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-butyltrimethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-butyltriethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)-butyltripropoxysilan und (3,4-Epoxycyclohexyl)-butyltributoxysilan, und daß die ethylenisch ungesättigten Monomere ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Ethylacrylat, Butylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, Cyclohexylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Neopentylglykoldiacrylat, Pentaerythritoltriacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Tetraethylenglykoldiacrylat, 1,3-Butylenglykoldiacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, 1,3-Butylenglykoldimethacrylat, Ehylenglykoldimethacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat, Tetraethylenglykoldimethacrylat, 1,6-Hexandioldimethacrylat, Ethylenglykoldiacrylat, Diethylenglykoldiacrylat, Glyceroldiacrylat, Glyceroltriacrylat, 1,3-Propandioldiacrylat, 1,3-Propandioldimethacrylat, 1,2,4-Butantrioltrimethacrylat, 1,4-Cyclohexandioldiacrylat, 1,4-Cyclohexandioldimethacrylat, Pentaerythritoldiacrylat und 1,5-Pentandioldimethacrylat, und daß der kationische Photoinitiator ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Salzen von Elementen der Gruppe Va, Salzen von Elementen der Gruppe VIa und Salzen von Elementen der Gruppe VIIa. und daß der photoaktivierte radikalische Initiator ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Diethoxyacetophenon, 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on, Benzilketalen, α,α-Dimethoxy-α-phenylacetophenon, Ethylbenzoinether, Isopropylbenzoinether, Dimethoxyphenylacetophenon, Diethoxyacetophenon und Benzophenon, und daß die Zusammensetzung durch Verwendung ultravioletter Bestrahlung ausgehärtet werden kann.
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