DE602004003395T2

DE602004003395T2 - Lösungsmittelfreie, voc-freie strahlungs- oder wärmehärtbare beschichtungsstoffe

Info

Publication number: DE602004003395T2
Application number: DE200460003395
Authority: DE
Inventors: Ramkrishna Clifton Park GHOSHAL
Original assignee: Polyset Co
Current assignee: Polyset Co
Priority date: 2003-08-07
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2024-08-06
Also published as: US20050170187A1; US20050042458A1; EP1651731A1; WO2005017057A1; US7285579B2; DE602004003395D1; US6962948B2; EP1651731B1; AU2004264507A1; ATE346124T1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft lösungsmittelfreie Siloxanepoxyzusammensetzungen und insbesondere lösungsmittelfreie Siloxanepoxyzusammensetzungen, die wärmehärtbar oder durch Elektronenstrahlung härtbar sind.
Hintergrund der Erfindung
Hochleistungsmetall-, -kunststoff-, -holz- und -glasbeschichtungen werden sowohl in Innen- als auch Außenanwendungen, wie in Bauprodukten, Geräten, Transporten usw. verwendet. Wegen in zunehmendem Maße zwingenderen Emissionsrichtlinien und zunehmenden Energiekosten, die mit Beschichtungsumwandlung und Verschmutzungskontrollen verbunden sind, ist es vorzuziehen, dass derartige Beschichtungen 100% Feststoffe und keine flüchtigen organischen Verbindungen (VOC-frei) enthalten. Leider jedoch halten die meisten der nichtverschmutzenden Beschichtungssysteme, die gegenwärtig verwendet werden, nur etwa 30 Jahre.
Die Probleme, die mit der Verwendung von Feststoffsystemen im gewerblichen Maßstab verbunden sind, schließen mittelmäßige Beschichtungsleistung, langsame Anlagengeschwindigkeit, Schwierigkeit beim Einführen der Systeme und/oder hohe Anfangskapitalkosten. Außerdem können die Beschichtungen nicht vollständig nichtverschmutzend sein und können nichtannehmbare VOC-Mengen enthalten. Aus diesen Gründen sind Feststoffsysteme beim Ersetzen von Lösungsmittel-basierenden oder Wasser-Lösungsmittel-basierenden Systemen in der Hochvolumen-Bandbeschichtungsindustrie erfolglos gewesen.
Jedoch weisen die vorliegenden nichtverschmutzenden Beschichtungen nach dem Stand der Technik ihren eigenen Satz von Fehlern und Problemen auf. Zum Beispiel enthalten sogar niedere VOC (1-3 Pfund/Gallone (Pfd./Gal.)(Ibs/gal)) Wasserbasierende Beschichtungen einige Lösungsmittel, die verbrannt werden müssen, bevor sie an die Atmosphäre abgegeben werden. Im Hinblick auf feste Pulverbeschichtungen (VOC-frei), machen verbundene Handhabungsprobleme sie häufig ungeeignet für eine Hochgeschwindigkeits-Flachmaterial-Bandbeschichtungsanlage. Außerdem können ultraviolettstrahlungs- (UV-) härtbare Beschichtungen, welche 100% Feststoffe, VOC-frei, sind, nur für nichtpigmentierte Beschichtungen oder Dünnfolie-pigmentierte Anwendungen, wie für Druckertinten, verwendet werden. Außerdem ist die Leistung von UV-härtbaren Beschichtungen in den Bereichen von Haftung, UV-Stabilität, Korrosionsbeständigkeit und Witterungsbeständigkeit, welches sehr wichtige Eigenschaften zur Verwendung in Bauprodukten und Automobilanwendungen sind, allgemein schlechter gegenüber wärmegehärteten Beschichtungen.
Das Wärmehärten ist wegen der unpraktischen langen Ofenlänge, die für den Härtungsofen benötigt wird, häufig auch ungeeignet. Ein langer Ofen ist erforderlich, weil die Wärmehärtungsgeschwindigkeit, d.h. Umwandlungsgeschwindigkeit der Beschichtung zum Umwandeln von Monomeren und Oligomeren niederer Viskosität zu festen Polymeren sehr langsam ist. Jedoch kann die Umwandlung zum festen Zustand, welcher klebefreie, trockene Beschichtungen bereitstellt, durch einfaches Verdampfen des Lösungsmittels aus der festen Harzlösung schnell beendet werden. Folglich verwenden die vorliegenden thermischen Systeme nach dem Stand der Technik diese Technik. Das meiste der Chemie der wärmehärtenden Beschichtung beruht auf einer Lösung, Emulsion oder Dispersion von festen Harzen oder Harzen sehr hoher Viskosität (Thermoplast oder Thermostatharze hohen Molekulargewichts), welche sehr wenig oder kein Härten (Verfestigung) einschließen. Jedoch ist ein Nachteil, der mit dieser Art von festem Harz oder Harz hoher Viskosität verbunden ist, dass die Verwendung von Lösungsmitteln oder von Co-Lösungsmitteln erforderlich ist, und folglich enthalten die Materialien VOCs. Außerdem können, wie allgemein bekannt ist, Monomere niederen Molekulargewichtes, niederer Viskosität auch aus der Linie verdampfen, besonders wenn sie auf hohe Temperaturen erwärmt werden und wenn sie in dünnen Folien vorliegen. Folglich erzeugt, selbst wenn die Beschichtungen den Anforderungen unter der gegenwärtigen VOC-Definition entsprechen, die Beschichtungslinie noch immer Emissionen organischen Dampfes einer anderen Art, d.h. von den Monomeren.
Durch Elektronenstrahl (E-Strahl oder E.S.) härtbare Beschichtungen, welche 100% Feststoffe und keine VOC enthalten, können anders als UV-härtbare Beschichtungen für pigmentierte Beschichtungen verwendet werden. Jedoch leiden gegenwärtige E-Strahlbeschichtungen unter denselben Leistungsbeschränkungen, wie UV-härtbare Beschichtungen, wenn sie mit thermischen Systemen verglichen werden. Dieses ist allgemein so, weil dasselbe Harz und dieselbe Härtungschemie (Acrylate) in den vorhandenen durch E-Strahl härtbaren Beschichtungen wie in UV-Materialien verwendet werden. Zusätzliche Kosten, die strahlungs- (sowohl UV- als auch E-Strahl) härtbare Acrylatbeschichtungen nach sich ziehen, schließen solche ein, die mit der Verwendung von Stickstoffschutzgas verbunden sind. Jedoch ist von den gegenwärtig verfügbaren Härtungsverfahren, die Bestrahlung mit E-Strahlen das am meisten bevorzugte Verfahren für Hochgeschwindigkeitsbeschichtungsanlagen im Vergleich zum Wärmehärten oder UV-Härten.
Alternative erhältliche Beschichtungszusammensetzungen kationischer Härtungs- (UV und E.S.) Epoxychemie erfordern kein Stickstoffschutzgas, aber die Härtungsgeschwindigkeiten von gegenwärtig verfügbaren Epoxiden sind im Vergleich zu Acrylaten sehr langsam. Außerdem wird eine weiche, klebrige Oberfläche außerhalb des Bereichs gelassen, der durch den Strahl bestrahlt wird, welches in einer Hochgeschwindigkeits-, niedrigen Dosislinie nicht annehmbar ist. Außerdem haben verschiedene Verarbeitungs- und Leistungsbeschränkungen sie für die Verwendung in OEM-Hersteller-Märkten, wie in Geräten, Bauprodukten und Kraftfahrzeugen usw., nicht wünschenswert gemacht. Folglich sind strahlungshärtbare (UV und E.S.) Beschichtungen bis jetzt keine gute alternative Technologie zum Bereitstellen von VOC-freien, verschmutzungsfreien Beschichtungen für Bandbeschichtungen. Außerdem schließen gegenwärtig gefüllte und pigmentierte Beschichtungen typischerweise die Verwendung eines umweltungünstigen Chromatfüllstoffs ein, um die Korrosionsprüfung zu bestehen.
Deshalb besteht eine Notwendigkeit für eine Beschichtungschemie eines kationisch härtbaren Epoxyharzes, welche den Verfahrens- und Leistungsparametern der Bandbeschichtungen in OEM-Märkten entspricht. Vorzugsweise sollten die Viskositäten der Monomere und die Oligomere niedrig genug sein, um eine hochgefüllte und/oder pigmentierte Beschichtung (bis zu 65 Gewichtsprozent (Gew.-%)) ohne die Verwendung von irgendwelchen Lösungsmitteln zu formulieren, und die Beschichtung sollte auch in der Lage sein, der Aufbringungsviskosität (weniger als 3000 cP) eines Hochgeschwindigkeitsbeschichtungssystem mit gegenläufigen Walzen, d.h. größer als 400 FPM, zu entsprechen.
Außerdem ist es wünschenswert, dass bestimmten ökonomischen und Leistungsparametern entsprochen wird. Folglich sollte die Harzchemie derartiger Bandbeschichtungen mit häufig verwendeten Pigmenten und Füllstoffen vollständig verträglich sein, wodurch Formulierungen mit minimalen Beschränkungen bereitgestellt werden. Es würde auch umweltmäßig vorteilhaft sein, wenn Chromat-enthaltende Pigmente als Bestandteil beseitigt werden könnten.
Außerdem sollten die Beschichtungen, um beim Beschichten von Metall-, Kunststoff-, Holz- und Glassubstraten nützlich zu sein, Industriestandards für jedes der Anwendungsgebiete hinsichtlich Haftung, Flexibilität, Glanz, Verwitterung, Korrosion usw. entsprechen. Auch sollte die Beschichtungschemie für Hochgeschwindigkeitshärtungsanlagen mit Niedrigdosis-E-Strahlung und in einer anderen Ausführungsform, für das Wärmehärten, geeignet sein, so dass die Materialien ohne ein Beschichtungsabhebeproblem sofort zu Rollen aufgerollt werden können, mit oder ohne Stickstoffschutzgas.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung erfüllt die vorstehend erwähnten Bedürfnisse und vermeidet die Probleme, die mit verfügbaren Metall-, Kunststoff-, Holz- oder Glasbeschichtungen verbunden sind. Die Erfindung beruht auf der unerwarteten Entdeckung einer neuen kationisch härtbaren Harzchemie auf Basis neuer Siloxanepoxyharze. Diese neuen Harze können durch Wärme oder durch E-Strahlung gehärtet werden und können in Luft ohne die Notwendigkeit für Stickstoffschutzgas gehärtet werden. Dieses ist vorteilhaft, weil die Kosten des Beibehaltens einer inerten Atmosphäre im Wesentlichen zu den Gesamtkosten des Härtens durch Strahlung beitragen können. Zur Verwendung in Bandbeschichtungsanwendungen können die Zusammensetzungen ohne ein Beschichtungsabhebeproblem sofort zu Rollen aufgerollt werden.
Die Beschichtungen der vorliegenden Erfindung sind lösungsmittelfreie und sind deshalb VOC-frei, was sie zur Verwendung in der Industrie wünschenswert macht, weil sie vor der polymeren Umwandlung keine Gesundheitsrisiken zeigen. Außerdem sind die einzigartigen Harze der vorliegenden Erfindung gegenwärtig verfügbaren Beschichtungen überraschend überlegen, weil sie die 100% Feststoffe enthalten, durch Hochgeschwindigkeit, Niedrigdosis, E-Strahlung oder thermisch gehärtet werden können und als Metall-, Kunststoff-, Holz- oder Glasbeschichtungen sowohl für Innenals auch Außenanwendungen verwendet werden können. Andere Vorteile der vorliegenden Zusammensetzungen gegenüber gegenwärtig verfügbaren Harzen schließen hervorragende und verbesserte gehärtete Folieneigenschaften, wie das Zeigen guter Haftung, Flexibilität (zäh ohne spröde zu sein), Witterungsbeständigkeit und unerwartet gute Korrosionsbeständigkeit sogar beim Fehlen eines Chromenthaltenden Füllstoffs, ein.
Die Beschichtungszusammensetzungen können klar sein oder können Füllstoffe und/oder Pigmente enthalten. Demgemäß ist die vorliegende Erfindung in einer Ausführungsform eine klare Beschichtungszusammensetzung, die etwa 90 bis etwa 100 Gewichtsteile eines Basisharzes umfasst; 0 bis etwa 2 Gewichtsteile eines Haftvermittlers und etwa 3 bis etwa 8 Gewichtsteile eines kationischen Polymerisationsinitiators. Das Basisharz umfasst:

(A) etwa 30 bis etwa 50 Gewichtsteile eines cycloaliphatischen epoxyfunktionellen Siloxanmonomers mit der Struktur (IA)
(B) 5 bis etwa 30 Gewichtsteile eines cycloaliphatischen epoxyfunktionellen Siloxanoligomers mit der Struktur (IB) wobei m eine ganze Zahl mit einem Wert von 5 bis 50 ist;
(C) etwa 20 bis etwa 50 Gewichtsteile von mindestens einem nichtsiliziumhaltigen Epoxyharz, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus (i) epoxidierten Pflanzenölen, (ü) epoxidierten Pflanzenölestern und (iii) 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylat mit der Struktur (IIA)
(D) 0 bis etwa 30 Gewichtsteile eines oder mehrerer Plastifizierungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe von (i) Epoxiden, auf Basis eines Diglycidylethers von Bisphenol A mit der Struktur (IIB), wobei der mittlere Wert von n 0 oder etwa 0,07, 0,14, 2,3 oder 4,8 ist; (ii) epoxidierten α-Olefinen; (iii) Limonenoxiden; (iv) thermoplastischen Acrylharzen; (v) Elastomeren; (vi) Phenoxyharzen; (vii) Polyol-Plastifizierungsmitteln; und (viii) Allylethern. Der kationische Polymerisationsinitiator umfasst mindestens ein Diaryliodoniumsalz, wobei jedes Diaryliodoniumsalz in einer entsprechenden getrennten Katalysatorlösung vorliegt, die etwa 40 bis etwa 80 Gew.-% eines Trägermediums und etwa 20 bis etwa 60 Gew.-% des Diaryliodoniumsalzes oder -salze umfasst. Jedes Diaryliodoniumsalz hat die Struktur (III), wobei R eine Methylgruppe oder ein Wasserstoffatom ist; y 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 25 ist; und A^- ein nichtnukleophiles Anion ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus [BF₄]^-, [PF₆]^-, [AsF₆]^-, [SbF₆]^-, [B(C₆F₅)₄]^- und [Ga(C₆F₅)₄]^-.

In einer anderen Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung eine Beschichtungszusammensetzung, die etwa 35 bis etwa 62 Gewichtsteile des vorstehend erwähnten Basisharzes umfasst; etwa 32 bis etwa 65 Gewichtsteile einer oder mehrerer Komponenten, die ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Füllstoffen, Pigmenten, Verdünnungsmitteln, Steifungsmittel, Verlaufmitteln und Antischaummitteln; 0 bis etwa 1 Gewichtsteil eines Haftvermittlers und etwa 2 bis etwa 5 Gewichtsteile eines kationischen Polymerisationsinitiators, wie vorstehend beschrieben. Die Formulierungen, die Füllstoffe und/oder Pigmente, sowie eine der anderen vorstehend erwähnten Komponenten enthalten, sind als Grundierungen oder Deckschichten nützlich.
In einer anderen Ausführungsform ist die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Gegenstands. Der erste Schritt des Verfahrens schließt das Aufbringen entweder der vorstehend erwähnten klaren Beschichtungszusammensetzung oder der Beschichtungszusammensetzung, die Füllstoffe, Pigmente, Verdünnungsmittel, Steifungsmittel, Verlaufmittel und/oder Antischaummittel enthalten, wie vorstehend beschrieben, auf einen Gegenstand, der aus Holz, Glas, Kunststoff oder Metall gemacht ist, ein. Im zweiten Schritt kann die Zusammensetzung, die auf dem Gegenstand aufgetragen wurde, E-Strahlung oder thermischer Energie ausgesetzt werden. Wenn die Zusammensetzung und der Gegenstand E-Strahlung ausgesetzt werden, liegt die Strahlung allgemein in Bereichen von etwa 3 bis etwa 12 Mrad. Wenn Wärmehärten verwendet wird, werden der Gegenstand und die Zusammensetzung auf eine erste maximale Substrattemperatur erwärmt, die im Bereich von etwa 150°C bis etwa 260°C liegt. Die Polymerisation geschieht zu > 90% während des Einwirkens der E-Strahlung oder des Erwärmens auf die erste maximale Substrattemperatur. Gegebenenfalls kann der beschichtete Gegenstand nach der Polymerisation auf eine zweite maximale Substrattemperatur erwärmt werden, die im Bereich von etwa 80°C bis etwa 125°C liegt.
In noch einer anderen Ausführungsform ist die Erfindung ein beschichteter Gegenstand, der mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt wurde.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegenden Siloxanepoxy-Beschichtungszusammensetzungen, ob pigmentiert, gefüllt oder klar, schließen ein Basisharz, einen Haftvermittler und einen kationischen Polymerisationsinitiator ein. Die gefüllten/pigmentierten Beschichtungen schließen zusätzlich Füllstoffe, Pigmente, Verdünnungsmittel, Steifungsmittel, Verlaufmittel und/oder Antischaummittel ein. Durch Ändern der Katalysatormenge können diese Epoxyharzbeschichtungen durch E-Strahlung oder thermisch gehärtet werden, wobei die gewünschten Verarbeitungsparameter und hervorragende Eigenschaften der gehärteten Folie, die hier hinsichtlich Haftung, Flexibilität, Witterungsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit usw. beschrieben wurden, erhalten werden. Jedoch garantiert die bloße Kombination dieser Bestandteile oder ähnlicher Bestandteile, gefolgt von thermischem Erwärmen oder E-Strahlung, keine gehärtete Beschichtung mit hervorragenden Eigenschaften der gehärteten Folie. Stattdessen ist es die Menge jeder spezifischen Komponente, die als Ganzes zusammengenommen wird, die die unerwartet überlegenen gehärteten Beschichtungen der vorliegenden Erfindung bereitstellt.
Das Basisharz schließt ein cycloaliphatisches epoxyfunktionelles Siloxanmonomer mit der Struktur (IA), ein fakultatives cycloaliphatisches epoxyfunktionelles Siloxanoligomer mit der Struktur (IB), ein oder mehrere nichtsiliziumhaltige Epoxyharze und fakultative Plastifizierungsmittel ein. Die klaren, ungefüllten Beschichtungszusammensetzungen enthalten etwa 90 bis etwa 100 Gewichtsteile des Basisharzes im Verhältnis zu dem Gesamtgewicht der Formulierung, und das Gesamtgewicht der pigmentierten und/oder gefüllten Zusammensetzungen enthalten etwa 35 bis etwa 62 Gewichtsteile des Basisharzes.
Cycloaliphatisches epoxyfunktionelles Siloxanmonomer mit der Struktur (IA) hat den chemischen Namen 1,1,3,3-Tetramethyl-1,3-bis[2-(7-oxabicyclo[4.1.0]hept-3-yl)ethyl]disiloxan und hat ein Molekulargewicht von 376 g/mol. Siloxan (IA) ist im Handel von Polyset Company Inc., Mechanicville, New York als PC-1000 erhältlich. Das Siloxanoligomer (IB), wobei m eine ganze Zahl von 5 bis 50 ist, hat ein Molekulargewicht, das im Bereich von etwa 1000 bis etwa 10.000 g/mol liegt und ist im Handel von Polyset in seiner PC2000-Serie, z.B. PC2000, PC2003, PC2000HV, erhältlich. Sowohl in den klaren als auch gefüllten/pigmentierten Beschichtungungsformulierungen ist cycloaliphatisches epoxyfunktionelles Siloxan (IA) in das Basisharz in Mengen eingebracht, die im Bereich von etwa 30 bis etwa 50 Gewichtsteilen des Gesamtbasisharzes liegen, und Siloxan (IB) in Mengen, die im Bereich von 0 bis 30 Gewichtsteilen liegen.
Auch im Basisharz der vorliegenden Beschichtungsformulierungen eingeschlossen, sind etwa 20 bis etwa 50 Gewichtsteile von einem oder mehreren nichtsiliziumhaltigen Epoxyharzen. Geeignete nichtsiliziumhaltige Epoxyharze schließen epoxidierte Pflanzenöle und epoxidierte Pflanzenölester, wie VIKOFLEX^® 9010, welches ein Methylepoxyleinsamenöl ist, das von Atofina Chemicals Inc. erhältlich ist, ein. Ein anderes geeignetes nichtsiliziumhaltiges Epoxyharz ist ein cycloaliphatisches Epoxid, wie 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylat (EECH), auch bekannt als 7-Oxabicyclo[4.1.0]hept-3-ylmethyl-7-oxabicyclo[4.1.0]heptan-3-carboxylat). EECH weist die Struktur (IIA) auf und ist im Handel von Union Carbide als ERL 4221 erhältlich. Von diesen sind epoxidierte Pflanzenölester allgemein bevorzugt.
Gegebenenfalls kann das Basisharz bis zu etwa 30 Gewichtsteile eines oder mehrerer Plastifizierungsmittel einschließen, welches den Zusammensetzungen Flexibilität bereitstellt. Geeignete Plastifizierungsmittel schließen Epoxide mit der vorstehenden Struktur (IIB) ein, welche auf einem Diglycidylether von Bisphenol A beruhen. Beispiele schließen ARALDITE^® 6084 und ARALDITE^® 6097 ein, welche von CIBA Geigy in fester Form erhältlich sind. VIKOLOX^® 14, welches ein C-14 epoxidiertes α-Olefin ist, das von Elf Atochem erhältlich ist, ist ein anderes geeignetes Plastifizierungsmittel. Polyol-Plastifizierungsmittel, wie Caprolactantriol, welches von Solvay Interox, Inc. als CAPA^® 4101 (vorher verkauft als CAPA^® 316) erhältlich ist, sind auch geeignet.
CAPA^® 4101 hat den chemischen Namen 2-Oxepanon und ist ein Polymer von 2-2-bis(Hydroxymethyl)-1,3-propandiol mit der chemischen Formel (C₆H₁₀O₂C₅H₁₂O₄). Zusätzliche nützliche Plastifizierungsmittel schließen thermoplastische Acrylharze, wie DEGALAN^® 64/12 und DEGALAN^® P24, welche von Rohm erhältlich sind, Limonenoxide, wie Limonendioxid, das von Elf Atochem erhältlich ist; Elastomere; und Phenoxyharze ein. Allylether sind auch nützliche Plastifizierungsmittel, und Beispiele schließen die Vinylether und Propenylether ein, die von ISP, von BASF usw. erhältlich sind. Andere geeignete Plastifizierungsmittel wären für den Fachmann naheliegend, und die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Plastifizierungsmittel beschränkt.
Ein bevorzugtes Basisharz zur Verwendung in den vorliegenden klaren Formulierungen enthält etwa 35 bis etwa 40 Gewichtsteile des Siloxanmonomers mit der Struktur (IA), 0 bis etwa 15 Gewichtsteile des Siloxanoligomers mit der Struktur (IB), aber stärker bevorzugt 10 Gewichtsteile, etwa 28 bis etwa 40 Gewichtsteile des/r nichtsiliziumhaltigen Epoxyharz(e), und etwa 9 bis etwa 17 Gewichtsteile des Epoxids, das auf einem Diglycidylether von Bisphenol A mit der Struktur (IIB) beruht. Zur Verwendung in den gefüllten oder pigmentierten Beschichtungen enthält ein bevorzugtes Basisharz etwa 40 bis etwa 45 Gewichtsteile des Siloxanmonomers mit der Struktur (IA), etwa 5 bis etwa 15 Gewichtsteile des Siloxanoligomers mit der Struktur (IB), aber stärker bevorzugt 10 Gewichtsteile, etwa 32 bis etwa 40 Gewichtsteile des/r nichtsiliziumhaltigen Epoxyharz(e), und etwa 5 bis etwa 10 Gewichtsteile des Epoxids, das auf einem Diglycidylether von Bisphenol A mit der Struktur (IIB) beruht. Vorzugsweise ist das nichtsiliziumhaltige Epoxyharz in diesen Zusammensetzungen ein epoxidiertes Pflanzenöl, wie VIKOFLEX^® 9010.
Zusätzlich zum Basisharz können die vorliegenden Zusammensetzungen gegebenenfalls einen Haftvermittler einschließen. In den klaren Formulierungen können bis zu etwa 2 Gewichtsteile des Haftvermittlers für verbesserte Haftung an Metall zugefügt werden. Jedoch ist in gefüllten und/oder pigmentierten Zusammensetzungen bis zu etwa 1 Gewichtsteil ausreichend, um gute Haftung an die gehärteten Folien bereitzustellen. Beispielhafte Haftvermittler schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf Epoxyalkoxysilane, wie 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)-ethyltrimethoxysilan und 3-Glycidyloxypropyltrimethoxysilan, von denen beide von Witco Corporation als A186 beziehungsweise A187 erhältlich sind.
Die gefüllten und pigmentierten Beschichtungsformulierungen enthalten auch etwa 32 bis etwa 65 Gewichtsteile Füllstoffe, Pigmente, Verdünnungsmittel, Steifungsmittel, Verlaufmittel und/oder Antischaummittel. Beispiele derartiger Bestandteile schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf Titandioxidpigmente; wie TiO₂ 2160, TiO₂ 2310, TiO₂ 2020 und dergleichen, erhältlich von Kronos, Inc.; Talkum (Magnesiumsilikathydroxid), wie Nytai 300, welches von R. T. Vanderbilt erhältlich ist; keramische Mikrokügelchen, wie Zeospheres^TM-Mikrokügelchen, erhältlich von 3M als G-400 und G-200; Antischaummittel (Schaumunterdrückungsmittel), wie BYK^® 501, erhältlich von BYK Chemie USA, Inc.; Benetzungsmittel, wie Silwet^® L-7604, erhältlich von OSI Specialities; Schleifmittel, wie BYK^® 307, erhältlich von BYK Chemie USA, Inc.; und hydrophobe pyrogene Kieselsäure, wie Aerosil^® R972, erhältlich von Degussa-Hüls. Substitution mit anderen ähnlichen Füllstoffen, Pigmenten, Verdünnungsmitteln, Steifungsmitteln, Verlaufmitteln, Antischaummitteln und Zusatzstoffen ist für den Fachmann naheliegend.
Ein unerwarteter und überraschender Vorteil der vorliegenden pigmentierten/gefüllten Zusammensetzungen gegenüber gegenwärtig verfügbaren Grundierungs- und Deckschichtharzen ist, dass sogar bei Fehlen eines Chromat- oder Phosphatzusatzstoffs hervorragende Korrosionsbeständigkeit gezeigt wird. Im Gegensatz dazu müssen gegenwärtige kommerzielle Beschichtungen derartige Antikorrosionsbestandteile, wie Zinkchromat, Strontiumchromat, Zinkphosphat oder Strontiumphosphat, einschließen, um die Korrosionsprüfung zu bestehen. Weil die Verwendung dieser Materialien eine wichtige Umweltangelegenheit ist, macht die Beseitigung davon in den Zusammensetzungen, die hier beschrieben sind, die vorliegenden Beschichtungen weit wünschenswerter als alle vorher verfügbaren Beschichtungen.
Andere überraschende und unerwartete Merkmale der gefüllten und pigmentierten Formulierungen, die hier beschrieben sind, sind, dass: 1) eine Vorbehandlung des Metallsubstrats (chemische Vorbehandlung der Beschichtung, um Haftung und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern) vor dem Aufbringen der Grundierung bei bestimmten Anwendungen beseitigt werden kann; und 2) eine pigmentierte Deckschicht direkt auf das Substrat aufgebracht werden kann, ohne eine Grundierungsbeschichtung aufzubringen. Folglich ist die Verwendung der vorliegenden Formulierungen ökonomischer und einfacher als solche, die gegenwärtig verfügbar sind, weil zwei Schritte beseitigt werden können, wenn gewünscht. Außerdem sind die Grundierungen und Deckschichten, wie vorstehend erwähnt, ohne das Einschließen von Chromaten oder Phosphaten umweltfreundlich.
Ein kationischer Polymerisationsinitiator ist auch in den vorliegenden Beschichtungen vor dem Härten, sowohl durch Wärme als auch durch E-Strahlung, eingeschlossen. Die klaren Formulierungen enthalten etwa 3 bis etwa 8 Gewichtsteile der kationischen Polymerisationsinitiatorlösung auf Basis des Gesamtgewichts der Zusammensetzung, und die gefüllten/pigmentierten Beschichtungen schließen zum Härten etwa 2 bis etwa 5 Gewichtsteile der kationischen Polymerisationsinitiatorlösung ein.
Der kationische Polymerisationsinitiator enthält ein oder mehrere Diaryliodoniumsalze, wobei jedes die folgende Formel (III) aufweist:
wobei R ein Methylrest oder Wasserstoffatom ist, und y 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 25 ist. Wenn R ein Methylrest ist, kann sich der Methylsubstituent an irgendeiner Position des Arylrings befinden, d.h. am 2-, 3- oder 4-Kohlenstoffatom relativ zu dem Kohlenstoffatom, mit dem das Iodatom verbunden ist, welches als das 1-Kohlenstoffatom identifiziert ist. Die 2-, 3- und 4-Kohlenstoffatompositionen sind auch als ortho-, meta- und para- bekannt, wie jeder Fachmann wissen würde. A- ist ein nichtnukleophiles Anion, allgemein [BF₄]^-, [PF₆]^-, [AsF₆]^-, [SbF₆]^-, [B(C₆F₅)₄]^- oder [Ga(C₆F₅)₄]^-. Es sollte beachtet werden, dass eine negativ geladene Einheit hier gewöhnlich durch ein Minuszeichen angezeigt wird, entweder in einem Kreis oder ohne Kreis. Jedes Symbol wird austauschbar verwendet und kann als Hochzeichen relativ zu der Einheit in Position gebracht werden. Ähnlich wird eine positiv geladene Einheit durch ein Pluszeichen, mit oder ohne Kreis, bezeichnet.
Jedes ausgewählte Diaryliodoniumsalz wird getrennt in einem Trägermedium, welches ein Monomer sein kann, gelöst, um eine entsprechende Katalysatorlösung zu erzeugen, die etwa 20 bis etwa 60 Gew.-% des ausgewählten Diaryliodoniumsalzes und etwa 40 bis etwa 80 Gew.-% des ausgewählten Trägermediums enthält. Beispielhafte Träger schließen Monomere, wie 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylat (EECH)(Struktur(IIA)) und bis(3,4-Epoxycyclohexyl)adipat ein. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Träger beschränkt, und andere geeignete Trägermedien würden für einen Fachmann naheliegend sein. Bis(3,4-Epoxycyclohexyl)adipat, welches von Union Carbide als ERL 4299 erhältlich ist, hat die folgende Struktur:
Eine Ausführungsform der Katalysatorlösung enthält etwa 40 Gew.-% des Diaryliodoniumsalzes und etwa 60 Gew.-% 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylat (EECH) oder bis(3,4-Epoxycyclohexyl)adipat, aber stärker bevorzugt EECH.
Besonders geeignete Diaryliodoniumsalze zur Verwendung beim Polymerisieren der vorliegenden Zusammensetzungen sind: [4-(2-Hydroxy-1-tetradecyloxy)-phenyl]phenyliodoniumhexafluorophosphat mit der Struktur (IIIA); [4-(2-Hydroxy-1-tetradecyloxy)-phenyl]-4-methylphenyliodoniumhexafluorophosphat mit der Struktur (IIIB); [4-(2-Hydroxy-1-tetradecyloxy)-phenyl]phenyliodoniumhexafluoroantimonat mit der Struktur (IIIC); und [4-(2-Hydroxy-1-tetradecyloxy)-phenyl]-4-methylphenyliodoniumhexafluoroantimonat mit der Struktur (IIID):
Die Fluorophosphat- und Fluoroantimonatdiaryliodoniumsalz-Katalysatoren mit den Strukturen (IIIA), (IIIB), (IIIC) und (IIID) sind im Handel von Polyset Company jeweils als PC-2508, PCX-2519, PC-2506 und PCX-2509 erhältlich. Das am meisten bevorzugte Fluorophosphatdiaryliodoniumsalz ist das der Struktur (IIIA), und das am meisten bevorzugte Fluoroantimonatdiaryliodoniumsalz ist das der Struktur (IIIC).
Folglich schließt der Polymerisationsinitiator in den Endformulierungen mindestens ein Diaryliodoniumsalz in einer Katalysatorlösung, aber am meisten bevorzugt eines oder mehrere der vorstehend erwähnten Fluorophosphat- oder Fluoroantimonatdiaryliodoniumsalze in Lösung ein. Die Menge und Identität des kationischen Polymerisationsinitiators ist davon abhängig, ob die Formulierung thermisch oder durch E-Strahlung gehärtet werden soll. Wenn die Zusammensetzung durch E-Strahlung gehärtet werden soll, kann eine Ganzphosphatiodonium-Katalysatorlösung in einigen Anwendungen geeignet sein, zufriedenstellende Haftung und Leistung nach Härten bereitzustellen. Ein Ganzantimonatiodonium-Katalysator kann Folien bereitstellen, die nach Bestrahlung mit E-Strahlen sehr trocken sind, aber in einigen Fällen können derartige Folien unzulängliche Haftung aufweisen und können etwas Sprödigkeit zeigen. Im Gegensatz dazu stellt für das Wärmehärten eine Ganzantimonatiodonium-Katalysatorlösung ein zufriedenstellendes Härten bereit und hat Folien zur Folge, die trocken sind, aber nicht spröde, und nicht klebrig. Mit jeder Art des Härtens jedoch ist es häufig bevorzugt, eine Mischung der Phosphat/Antimonatiodonium-Katalysatorlösungen zu verwenden, um trockene Folien mit guter Haftung bereitzustellen. Die Identität und die Menge des Katalysators können in Abhängigkeit von der Art des durchzuführenden Härtens sowie von der Anwendung und dem Substrat eingestellt werden.
In den klaren, ungefüllten Formulierungen enthält der kationische Polymerisationsinitiator vorzugsweise bis zu etwa 8 Gewichtsteile der fluorierten lodoniumphosphat-Katalysatorlösung alleine, bis zu etwa 4 Gewichtsteile der fluorierten lodoniumantimonat-Katalysatorlösung alleine oder eine Mischung der Phosphat/Antimonat-Lösungen, so dass die Endformulierung eine Gesamtmenge des kationischen Polymerisationsinitiators enthält, die im Bereich von etwa 3 bis etwa 8 Gewichtsteilen der Gesamtzusammensetzung liegt. Wenn eine Mischung verwendet wird, enthält ein beispielhafter kationischer Polymerisationsinitiator zur Verwendung des E-Strahlungs- oder Wärmehärtens eine 50/50- (Gew.-%) Mischung jeder Fluorophosphat- und Fluoroantimonatiodoniumsalz-Katalysatorlösung, d.h. gleiche Gewichtsteile jeder Katalysatorlösung. Allgemein liegt die Menge jeder Katalysatorlösung im Bereich von etwa 2 bis etwa 4 Gewichtsteilen (z.B. 2 Teile der Fluoroantimonatiodoniumsalz-Katalysatorlösung und 2 Teile der Fluorophosphatiodoniumsalz-Katalysatorlösung). Zum E-Strahlungshärten enthält eine andere geeignete Mischung etwa 3 Gewichtsteile der lodoniumphosphat-Katalysatorlösung und etwa 1 Teil der lodoniumantimonat-Katalysatorlösung. Eine andere geeignete Mischung zum E-Strahlungshärten enthält etwa 4 Gewichtsteile der lodoniumphosphat-Katalysatorlösung und etwa 2 Gewichtsteile der lodoniumantimonat-Katalysatorlösung. Außerdem ist eine Ganziodoniumphosphat-Katalysatorlösung, die allgemein im Bereich von etwa 4 bis etwa 8 Gewichtsteilen der Endformulierung liegt, zum E-Strahlungshärten geeignet. Zum Wärmehärten schließt ein anderer Initiator etwa 2 bis etwa 4 Gewichtsteile der lodoniumantimonat-Katalysatorlösung ohne einen lodoniumphosphat-Katalysator ein. Wie vorstehend erwähnt, liegt jeder Katalysator vorzugsweise in einer 40/60- (Gew.-%) Lösung des lodoniumsalzes in EECH, bis(3,4-Epoxycyclohexyl)adipat oder in einem anderen Trägermedium, aber am meisten bevorzugt in EECH vor. Die so erhaltenen Folien zeigen nach dem Härten gute Haftung und sind trocken, ohne spröde zu sein.
In den gefüllten und pigmentierten Zusammensetzungen enthält der kationische Polymerisationsinitiator vorzugsweise bis zu etwa 4,4 Gewichtsteile der fluorierten Phosphatiodonium-Katalysatorlösung alleine, bis zu etwa 4 Gewichtsteile der fluorierten Antimonatiodonium-Katalysatorlösung alleine oder eine Mischung der Phosphat/antimonat-Katalysatorlösungen, so dass die Endformulierung eine Gesamtmenge des kationischen Polymerisationsinitiators enthält, der im Bereich von etwa 2 bis etwa 5 Gewichtsteilen der Gesamtzusammensetzung liegt. Eine 50/50- (Gew.-%) Mischung jeder Fluorophosphat- und Fluoroantimonatiodoniumsalz-Katalysatorlösung ist geeignet, wenn sie entweder durch Wärme oder E-Strahlung gehärtet wird. Allgemein liegt, wenn gleiche Gewichtsteile jedes Katalysators verwendet werden, die Menge jeder Katalysatorlösung im Bereich von etwa 1 bis etwa 2,5 Gewichtsteile (z.B. 1 Teil der Fluoroantimonatiodoniumsalz-Katalysatorlösung und 1 Teil der Fluorophosphatiodoniumsalz-Katalysatorlösung). Zum E-Strahlungshärten enthält eine geeignete Mischung etwa 3 Teile der lodoniumphosphat-Katalysatorlösung und etwa 1 Teil der lodoniumantimonat-Katalysatorlösung. Ein anderer geeigneter Polymerisationsinitiator zum E-Strahlungshärten enthält etwa 2 bis etwa 4 Gewichtsteile der lodoniumphosphat-Katalysatorlösung und keine lodoniumantimonat-Katalysatorlösung. Im Gegensatz dazu schließt zum Wärmehärten ein bevorzugter kationischer Polymerisationsinitiator etwa 2 bis etwa 4 Gewichtsteile der lodoniumantimonat-Katalysatorlösung alleine ohne einen lodoniumphosphat-Katalysator ein. Erneut, jeder Katalysator liegt vorzugsweise in einer 40/60- (Gew.-%) Lösung des lodoniumsalzes in EECH, in bis(3,4-Epoxycyclohexyl)adipat oder in einem anderen geeigneten Trägermedium, aber am meisten bevorzugt in EECH vor.
Wie vorstehend erwähnt, können die Katalysatorlösungen und -mischungen, die sowohl in den gefüllten/pigmentierten als auch in den ungefüllten, klaren Formulierungen eingeschlossen sind, gemäß der Art des gewünschten Härtens eingestellt werden. Zum Wärmehärten kann eine Antimonatiodonium-Katalysatorlösung alleine verwendet werden, oder etwas von ihr kann durch eine Phosphatiodonium-Katalysatorlösung ersetzt werden. Zum E-Strahlungshärten, am meisten bevorzugt, kann etwas von oder die ganze Antimonatiodonium-Katalysatorlösung durch die Phosphatiodonium-Katalysatorlösung ersetzt werden. Beispielhafte Ausführungsformen werden in den Formulierungen, die in den Beispielen bereitgestellt werden, die hier bereitgestellt werden, festgestellt, sind aber nicht auf diese beschränkt.
Es sollte auch beachtet werden, dass in einigen Situationen, die Folie nach dem Härten etwas weich sein kann. Die Zusammensetzung kann dann in Luft bei einer Temperatur über einen Zeitraum gebacken werden, der ausreicht, um eine Folie mit wünschenswerten Eigenschaften zu erhalten. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Nachbacken" auf einen derartigen Trocknungsschritt. Ein typisches Nachbacken, welches die Substrattemperatur auf etwa 80°C–125°C über einen Zeitraum, der im Bereich von etwa 15 Minuten bis zu etwa einer Stunde liegt, erhöht, ist deshalb zum Verbessern der Eigenschaften der gehärteten Folie häufig bevorzugt. Allgemein wird eine Verbesserung der Haftung, ungeachtet der Art und Quelle des Substrats (Al oder Stahl, gesäubert oder nicht gesäubert, behandelt oder nicht behandelt usw.), beobachtet.
Wie vorstehend erwähnt, wird die Zugabe von Chrom-enthaltenden Antikorrosionsmaterialien zu gegenwärtig verfügbaren Metallbeschichtungen wegen der Umweltangelegenheiten immer fraglicher. Außerdem sind Chromate zur Verwendung in den hier beschriebenen Zusammensetzungen nicht wünschenswert, weil das kationische Härtungssystem säurehaltig ist, wohingegen Chromate basisch sind. Jedes basische Material setzt sich mit dem Katalysator um, wodurch die Katalysatorreaktivität verringert oder vollständig zerstört wird. Dieses ist insbesondere in E.S.-Härtungssystemen zutreffend. Jedoch können in einem Wärmehärtungssystem einige dieser basischen Füllstoffe und Pigmente in den vorliegenden Zusammensetzungen mit einem Ganzantimonatiodonium-Katalysator (IIIC) oder (IIID) verwendet werden, aber die Menge des Katalysators muss demgemäß erhöht werden, um die Umsetzung zur Beendigung zu bringen. Beispiele von gewöhnlichen basischen Füllstoffen schließen Zinkchromat, Strontiumchromat, Zinkphosphat, Strontiumphosphat, Lehm usw. ein.
Die vorliegende Erfindung schließt auch ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Gegenstands, sowie den beschichteten Gegenstand ein, der mit dem Verfahren hergestellt wird. Wie hier verwendet, schließt der Begriff „Gegenstand" ein Holz-, Glas-, Kunststoff- oder Metallsubstrat ein. Anwendungen schließen dekorative und isolierende oder schützende Beschichtungen auf derartigen Materialien ein. Im Verfahren wird eine gefüllte/pigmentierte oder ungefüllte, klare Formulierung, wie hier beschrieben, zuerst durch herkömmliche Techniken, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, wie Sprüh- oder Walzbeschichten, auf den Gegenstand aufgetragen. Als nächstes wird die Zusammensetzung, die auf den Gegenstand aufgebracht wurde, durch Einwirken von E-Strahlung, die im Bereich von etwa 3 bis etwa 12 Mrad liegt, gehärtet. In einer anderen Ausführungsform kann die Zusammensetzung auf dem Gegenstand durch Erwärmen des Gegenstands auf eine Temperatur, die im Bereich von etwa 150°C bis etwa 260°C liegt, wärmegehärtet werden. Diese Temperatur entspricht der maximalen Temperatur des Substrats im Härtungsofen (oder auf der Heizplatte). Wenn das Substrat oder der Gegenstand ein Metall ist, wird häufig der Begriff „Metallpeaktemperatur" oder „PMT" im Zusammenhang mit dieser maximalen Substrattemperatur verwendet. Beim Härten wird die Zusammensetzung > 90% polymerisiert. Außerdem kann, wie vorstehend beschrieben und wenn gewünscht, der beschichtete Gegenstand einem Nachbackschritt unterzogen werden, um die Eigenschaften der Beschichtung zu verbessern.
Die folgenden Beispiele sind zur Veranschaulichung angegeben und sollen die vorliegende Erfindung nicht beschränken. Verschiedene Kombinationen von Harzen (Siloxane und Nichtsiloxanepoxide), Plastifizierungsmitteln, Haftvermittlern, Katalysatoren usw., welche die unerwarteten und gewünschten Härtungsgeschwindigkeit und Folieneigenschaften bereitstellen, nach richtigem Wärmehärten oder nach Einwirken von E-Strahlung (mit oder ohne Nachbacken), sind in den Beispielen bereitgestellt. Außerdem sind die Reagenzien, die in den hier beschriebenen Formulierungen verwendet werden, leicht erhältliche Materialien. Derartige Materialien können gemäß herkömmlichen vorbereitenden Verfahren bequem vorbereitet werden oder von kommerziellen Quellen erhalten werden.
In den beispielhaften Formulierungen, die durch E-Strahlung gehärtet werden, wurden alle Bleche in Luft unter Verwendung einer AEB Laborelektronenstrahlmaschine (AEB LAB Electron Beam Machine) bei einer Spannung zwischen 80-120 kV und einer Dosis, die im Bereich von 4-12 Mrad liegt, ohne ein Stickstoffschutzgas gehärtet. In den wärmegehärteten Beispielen wurden alle Bleche auf einer Heizplatte oder in einem Konvektionsofen 1-2 Minuten lang bei einer Temperatur, die im Bereich von etwa 150°C bis etwa 260°C PMT liegt, aber typischerweise 2 Minuten lang bei 177°C PMT oder 1 Minute lang bei 205°C PMT gehärtet. Nachhärten, das in den Beispielen als „Nachbacken" bezeichnet ist, wurde in einem Luftstromkonvektionsofen durchgeführt (15 min. bis 1 Stunde bei 125°C PMT).
Zuerst wurden alle Beschichtungen auf Aluminium von Standardabweiseblechqualität (erhältlich in Eisenwarengeschäften) bewertet, dann auf behandelte Aluminium- und Stahlbleche von Q-Blechen ausgedehnt. Außerdem wurden einige der Beschichtungsformulierungen (sowohl klar als auch pigmentiert) auf Substraten bewertet, die spezifisch von Metallindustrien erhalten wurden. Wenn nicht anders vermerkt, wurde keine andere Oberflächenvorbehandlung als das Säubern der Oberfläche mit Methylenchlorid oder Isopropanol durchgeführt, oder was auch immer durch Metallblechlieferanten durchgeführt wurde. Die folgenden Erklärungen entsprechen den Substraten, die in den Beispielen verwendet werden:

Abweiseblech: = normales Eisenwarengeschäft-Dachabweiseblech;
AL 36: = Q-Blech aus Aluminium mit einer Chromatvorbehandlung;
R 36-1: = Q-Blech aus Stahl mit Bondrite 1000 Eisenphosphat P60 Chrom und Spülen mit desionisiertem Wasser;
AL 3000: = Aluminiumblech, 3000er Serie
rein: = Aluminiumblech, 5000er Serie;
Chrom: = Aluminiumblech, 5000er Serie, mit einer Chromvorbehandlungsbeschichtung;
Nichtchrom: = Aluminiumblech, 5000er Serie, mit einer Nichtchromvorbehandlungsbeschichtung;
Galv.: = galvanisiertes Stahlblech;
Galv., behandelt: = galvanisiertes Stahlblech mit einer Phosphatvorbehandlung;
Aluzink: = Aluzink-beschichtetes Stahlblech ohne Vorbehandlung
HDGT: = feuerverzinktes Stahlblech mit Bondrite

In den folgenden Beispielen eingeschlossen sind eine oder mehrere Folieneigenschaften, die für jede Formulierung nach dem Härten gemessen wurden, wie Form des Gefühls (im Kasten und nach 5 Sek), Aussehen (gehärtete Folie), Haften (ASTM D-3359), Biegetest (ASTM D-522-88), Stifthärte usw. Einige der Tests (Haften und Biegen) wurden 96 Stunden später wiederholt. Außerdem wurde die Viskosität von einigen der Formulierungen vor dem Härten gemessen. Auch einige der Bleche wurden später Feuchtigkeits-, Salznebel- und UV-Beständigkeitstests unterzogen. Im Hinblick auf die Biege- und Haftfähigkeitstests zeigt „bestanden" an, dass das Material am Substrat haften blieb und dass es keinen Sprung gab. „Nicht bestanden" zeigt an, dass das Material sprang oder sich von dem Blech schälte.
KLARE. UNGEFÜLLTE FORMULIERUNGEN
Im Folgenden befinden sich beispielhafte Formulierungen für klare Beschichtungen, die E-Strahlungs- oder wärmehärtbar sind (durch Einstellen der Katalysatormenge). Die Formulierungen stellen die wünschenswerten Verarbeitungsparameter und die hier beschriebenen Folieneigenschaften bereit.
BEISPIEL 1
Wärmehärten
Eine Formulierung, die die folgenden Komponenten enthält, wurde hergestellt und getestet:
BEISPIEL 2
Wärmehärten
Formulierungen, die die folgenden Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
Wärme- und E-Strahlungshärten mit und ohne Nachbacken
BEISPIEL 3
Wärmehärten oder E-Strahlungshärten mit Nachbacken
Formulierungen, die die folgenden Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
BEISPIEL 4
E-Strahlungshärten mit und ohne Nachbacken
Formulierungen, die die folgenden Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
Vergleichsbeispiel – kein Nachbacken:
Dieselben Tests wurden mit den Formulierungen 4A–4D auf denselben Substraten laufen gelassen, außer dass die Proben nicht nachgebacken wurden. Die Proben bestanden noch die Haft- und Biegetests, aber ihre Oberseiten waren ohne das Nachbacken weich und klebrig.
BEISPIEL 5
E-Strahlungshärten
Eine Formulierung, die die folgenden Komponenten enthält, wurde hergestellt und getestet:
BEISPIEL 6
E-Strahlungshärten
Formulierungen, die die folgenden Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
Beachte, dass ohne Nachbacken die Formulierung 6B den Biegetest nicht bestand. Obwohl wünschenswert, ist es für das Beschichtungsmaterial nicht immer erforderlich, den Biegetest zu bestehen, wenn keine scharfen Biegungen gemacht werden. Der Fachmann ist damit vertraut, welche Bandbeschichtungsanwendungen scharte Biegungen erfordern und bestimmt deshalb, ob ein Nachbacken durchgeführt wird oder nicht.
BEISPIEL 7
E-Strahlungshärten
Eine Formulierung, welche die folgenden Komponenten enthält, wurde hergestellt und getestet:
BEISPIEL 8
E-Strahlungshärten
Eine Formulierung, welche die folgenden Komponenten enthält, wurde hergestellt und getestet:
Wie vorstehend erwähnt, ist es in Abhängigkeit von der Anwendung nicht immer erforderlich, den Biegetest zu bestehen. Der Fachmann ist in der Lage, diese Bestimmung zu machen und kann bestimmen, ob ein Nachbackschritt durchgeführt wird oder nicht.
BEISPIEL 9
E-Strahlungshärten
Formulierungen, welche die folgenden Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
Noch einmal, der Fachmann ist in der Lage, zu bestimmen, ob das Material den Biegetest bestehen muss.
BEISPIEL 10
E-Strahlungshärten
Formulierungen, die die folgenden Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
GRUNDIERUNGSFORMULIERUNGEN (GEFÜLLT)
Das Folgende sind beispielhafte Grundierungsformulierungen, die Füllstoffe enthalten. Die Formulierungen sind durch E-Strahlung oder durch Wärmeenergie (durch Einstellen der Katalysatormenge) härtbar und stellen die wünschenswerten Verarbeitungsparameter und Folieneigenschaften, die hier beschrieben sind, bereit.
BEISPIEL 11
E-Strahlungshärten
Grundierungsformulierungen mit und ohne Nachbacken
Ein Basisharz (I) mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt:
Grundierungsformulierungen, die das Basisharz (I) und die folgenden anderen Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
BEISPIEL 12
Wärmehärten
Grundierungsformulierung mit Nachbacken
Ein Basisharz (II) mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt:
BEISPIEL 13
sE-Strahlungshärten und Wärmehärten
Grundierungsformulierungen
Ein Basisharz (III) mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt:
Grundierungsformulierungen, die das Basisharz (III) und die folgenden anderen Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
BEISPIEL 14
E-Strahlungshärten
Grundierunasformulierungen
Grundierungsformulierungen, die das Basisharz (III) von Beispiel 13 und die folgenden anderen Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
BEISPIEL 15
E-Strahlungshärten
Grundierungsformulierungen
Grundierungsformulierungen, die das Basisharz (III) von Beispiel 13 und die folgenden anderen Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
BEISPIEL 16
E-Strahlungshärten und Wärmehärten
Grundierungsformulierungen
Ein Basisharz (IV) mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt:
Grundierungsformulierungen, die das Basisharz (IV) und die folgenden anderen Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
BEISPIEL 17
E-Strahlungshärten (mit und ohne Nachbacken)
Grundierungsformulierung
Grundierungsformulierungen, die das Basisharz (IV) von Beispiel 16 und die folgenden anderen Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
BEISPIEL 18
E-Strahlungshärten (mit und ohne Nachbacken)
Grundierungsformulierung
Ein Basisharz (V) mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt:
Grundierungsformulierungen, die das Basisharz (V) und die folgenden anderen Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
BEISPIEL 19
E-Strahlungshärten und Wärmehärten
Grundierungsformulierungen
Ein Basisharz (VI) mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt:
Grundierungsformulierungen, die das Basisharz (VI) und die folgenden anderen Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
DECKSCHICHTFORMULIERUNGEN (PIGMENTE)
Die Folgenden sind beispielhafte Formulierungen für pigmentierte Deckschichtformulierungen, die durch E-Strahlung oder Wärme härtbar sind (durch das Einstellen der Katalysatormenge). Die Formulierungen stellen die wünschenswerten Verarbeitungsparameter und Folieneigenschaften, die hier beschrieben sind, bereit.
BEISPIEL 20
E-Strahlungshärten mit und ohne Nachbacken
Deckschichtformulierung
Deckschichtformulierungen, die das Basisharz (IV) von Beispiel 16 und die folgenden anderen Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
BEISPIEL 21
E-Strahlungshärten
Deckschichtformulierungen
Deckschichtformulierungen, die das Basisharz (IV) von Beispiel 16 und die folgenden anderen Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
BEISPIEL 22
E-Strahlungshärten
Deckschichtformulierungen
Deckschichtformulierungen, die das Basisharz (IV) von Beispiel 16 und die folgenden anderen Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
BEISPIEL 23
E-Strahlungshärten und Wärmehärten
Deckschichtformulierungen
Ein Basisharz (VII) mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt:
Deckschichtformulierungen, die das Basisharz (VII) und die folgenden anderen Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
wärmegehärtet
BEISPIEL 24
E-Strahlungshärten
Deckschichtformulierungen
Ein Basisharz (VIII) mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt:
Deckschichtformulierungen, die das Basisharz (VIII) und die folgenden anderen Komponenten enthalten, wurden hergestellt:
BEISPIEL 25
E-Strahlungshärten
Deckschichtformulierungen
Ein Basisharz (IX) mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt:
BEISPIEL 26
Wärme- und E-Strahlungshärten
Deckschichtformulierung
Ein Basisharz (X) mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt:
Beschichtungsformulierungen, die Basisharz (X) und die folgenden anderen Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
BEISPIEL 27
E-Strahlungshärten mit und ohne Nachbacken
Deckschichtformulierung
Ein Basisharz (XI) mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt:
Deckschichtformulierungen, die das Basisharz (XI) und die folgenden anderen Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
BEISPIEL 28
Wärmehärten mit Nachbacken
Deckschichtformulierung
Ein Basisharz (XII) mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt:
Deckschichtformulierungen, die das Basisharz (XII) und die folgenden anderen Komponenten enthalten, wurden hergestellt und getestet:
WITTERUNGS-/UMWELTTEST
Die folgenden Beispiele stellen die Ergebnisse des Witterungsbeständigkeits/Umwelttests von Grundierungen und/oder Deckschichtformulierungen von vielen der Beispiele bereit, die hier bereitgestellt sind:
Beispiel 29
ASTM-Test B117 – Salznebel-Witterungsbeständigkeitstest
Nach dem Auftragen einer Grundierungsformulierung und/oder einer Deckschichtformulierung von den vorstehenden Beispielen wurden alle Substrate (Bleche) durch Elektronenstrahlung von 120 kV mit einer Dosis von 6 Mrad gehärtet, gefolgt von einem 1 Stunde langen Nachbacken bei 125°C in einem Konvektionsofen. Die verwendete Salzlösung war 5 Gew.-% Natriumchlorid in desionisiertem Wasser. Die Dauer des Tests betrug 1000 Stunden. Die Substrate, die in Tabelle 1 verwendet wurden, waren entweder AL 36-Aluminiumbleche (Chromat-Vorbehandlung eines Q-Blechs AL 36) oder R36 1-Stahlbleche (Q-Blech R36 1 Bondrite 1000, Eisenphosphat, P60 Chrom und Spülen mit desionisiertem Wasser).
Der ASTM-Test D 1654 wurde durchgeführt, um den Umfang des Kriechens der Korrosion von einer gezeichneten Linie durch eine Beschichtung auf dem Blech zu bestimmen. Der Begriff „Min." zeigt die Messung in Millizoll (1 mill = 25 μm) des Bereichs der Linie mit dem geringsten Kriechen an; „Max" ist die Messung in Millizoll des Bereichs der Linie mit dem größten Kriechen; und „Mittel" bedeutet den Durchschnitt aller gemessenen Bereiche in Millizoll.
ASTM-Test D 714 wurde durchgeführt, um den Umfang und die Art, wenn überhaupt, von Beschichtungsblasenbildung zu bestimmen. Eine Bewertung von 1 zeigt die größten Blasen an, und 8 weist die kleinste Größe auf. Verteilung (Distrib.) ist die Häufigkeit von Blasen auf dem Blech.
ASTM-Test D 610 wurde durchgeführt, um den Umfang und die Art, wenn überhaupt, des Oberflächenrostess auf den Blechen zu bestimmen. Eine Häufigkeit (Freq.) von 0 bedeutet, dass > 50% der Oberfläche verrostet ist, und 10 zeigt an, dass < 0,01% der Oberfläche verrostet ist. „Art" ist die Beschreibung der Art des Oberflächenrostes, der auf den Blechen gefunden wird: „S" ist Punkt; „P" ist winziger Punkt; und " H " ist Hybrid.
ASTM-Test D 3359 wurde durchgeführt, um die Haftung der Beschichtung am Substrat durch Klebebandziehen zu bestimmen.
ASTM-Test B117 – Salznebel-Witterungsbeständigkeitstest Tabelle I
Beispiel 30
ASTM-Test D 4587 – Fluorescenz-UV-Kondensationseinwirkung
Nachdem auf alle Substrate (Bleche) eine Grundierungsformulierung und/oder eine Deckschichtformulierung von den vorstehend bereitgestellten Beispielen aufgetragen worden war, wurden sie durch Elektronenstrahlung von 120 kV mit einer Dosis von 6 Mrad gehärtet, gefolgt von 1 Stunde langem Nachbacken bei 125°C PMT in einem Konvektionsofen. Die Dauer des Tests betrug 1000 Stunden und jeder Zyklus wechselte zwischen Belichtung von 8 Stunden UV-Licht bei 60°C (unter Verwendung von UV-Lampen, die auf 0,68 W(m²nm) eingestellt wurden) und Belichtung von 4 Stunden Kondensation bei 50°C.
Tabelle II ASTM-Test D 4587 – Fluoreszenz-UV-Kondensationseinwirkung
Alle Bleche wiesen ein sehr leichtes Abfallen des Glanzes und sehr, sehr leichte Gelbfärbung auf, wenn Einwirkungsbereiche mit Nichteinwirkungsbereichen verglichen wurden.
Beispiel 31
ASTM-Test D 5894 – zyklische Einwirkung von Salznebel/UV auf beschichtete Metalle
Vor dem Auftragen wurden alle Bleche auf Aluminiumbasis 50 Sekunden lang bei 205°C PMT in einem Konvektionsofen gehärtet; und die Bleche auf Stahlbasis 90 sek lang bei 205°C PMT. Nachdem auf alle Substrate (Bleche) eine Grundierungsformulierung und/oder eine Deckschichtformulierung von den vorstehend bereitgestellten Beispielen aufgebracht worden war, wurden sie wärmegehärtet oder durch Elektronenstrahlung von 120 kV mit einer Dosis von 6 Mrad gehärtet, gefolgt von 1 Stunde langem Nachbacken bei 125°C PMT in einem Konvektionsofen. Die Dicke der Grundierungsbeschichtungen lag im Bereich von 0,3 bis zu 0,5 Millizoll, und die Dicke der Deckschichten lag im Bereich von 0,5 bis 0,7 Millizoll. Einschichtsysteme lagen im Bereich einer Dicke von 0,7 bis 1,0 Millizoll.
TABELLE IIIA – Proben – Wärmehärtung
TABELLE IIIB – Proben – E-Strahlungshärtung
Testen
Die Dauer des ASTM-Tests D 5894 betrug 1000 Stunden, und jeder UV-/Kondensationszyklus wechselte zwischen Belichtung von 4 Stunden UV-Licht bei 60°C (unter Verwendung von UVA-Lampen, die auf 0,72 W(m²nm) eingestellt wurden) und Belichtung von 4 Stunden Kondensation bei 50°C unter Verwendung eines UV-/Kondensationsschranks von eines Q-Blechsntestausrüstung als Modell Nr. QUV/se. Jeder Nebel-/Trockenzyklus wechselte zwischen Belichtung von 1 Stunde Nebel bei Umgebungstemperatur und Belichtung von 1 Stunde trocken bei 35°C. Die verwendete Nebellösung war 0,05 Gew.-% Natriumchlorid und 0,35 Gew.-% Ammoniumsulfat in desionisiertem Wasser, und der Nebel-/Trockenschrank war eine Q-Blechtestausrüstung Modell Nr. Q-Fog-CCT600. Jedes Blech wurde in jedem Schrank über eine Dauer von 168 Stunden gehalten, bevor sie zum anderen Schrank überführt wurde. Der Glanz wurde auf einem Gardco Novo-Gloss Statistischen Glanzmesser gemessen. Kalkiger Beschlag wurde durch ASTM D-424-Standards getestet. Die Ergebnisse des Tests werden in Tabelle IV gefunden: TABELLE IV
Überraschenderweise wie in Tabelle IV angezeigt, bestanden sowohl Einschicht- als auch Zweischichtsysteme (E-Strahlung und Wärme) alle Kriterien des Testens mit minimaler, wenn überhaupt, Verschlechterung der Beschichtungen hinsichtlich Verlust von Haftfähigkeit und Glanz, Gelbfärbung, kalkigem Beschlag, Blasenbildung und Verrosten. Tatsächlich wurden keine Gelbfärbung, kein kalkiger Beschlag, keine Blasenbildung oder Verrosten des Metalls beobachtet.
Die einzigartige und spezifische Kombination der spezifischen Bestandteile in den genauen Mengen und Anteilen lassen die Formulierungen der vorliegenden Erfindung die hervorragenden Folieneigenschaften zeigen, die in den vorstehenden Beispielen gezeigt sind. Die bloße Kombination dieser Bestandteile oder ähnlicher Bestandteile garantiert keine Beschichtung mit zufriedenstellenden Folieneigenschaften. Die spezifischen cycloaliphatischen epoxyfunktionellen Siloxane in den genauen Anteilen, die hier beschrieben sind, müssen verwendet werden. Dasselbe ist für die nichtsiliziumhaltigen Epoxyharze, Plastifizierungsmittel, Verdünnungsmittel, Haftvermittler und lodonium-Katalysatoren, sowie für die Füllstoffe, Pigmente, Verdünnungsmittel, Steifungsmittel, Verlaufmittel und Antischaummittel zutreffend.
Die Erfindung ist mit besonderem Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen davon ausführlich beschrieben worden, aber es ist für den Fachmann selbstverständlich, dass Veränderungen und Abwandlungen innerhalb des Wesens und des Schutzbereichs der Erfindung bewirkt werden können.

Claims

Klare Beschichtungszusammensetzung, die von 90 bis 100 Gewichtsteile eines Basisharzes; von 0 bis 2 Teile eines Haftvermittlers und von 3 bis 8 Gewichtsteile eines kationischen Polymerisationsinitiators umfasst, wobei das Basisharz Folgendes umfasst: (A) von 30 bis 50 Gewichtsteile eines cycloaliphatischen epoxyfunktionellen Siloxanmonomers mit der Struktur (IA)
(B) von 5 bis 30 Gewichtsteile eines cycloaliphatischen epoxyfunktionellen Siloxanoligomers mit der Struktur (IB)
wobei m eine ganze Zahl mit einem Wert von 5 bis 50 ist; (C) von 20 bis 50 Gewichtsteile mindestens eines nicht silikonhaltigen Epoxidharzes, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (i) epoxidierten Pflanzenölen, (ii) epoxidierten Pflanzenölestern und (iii) 3,4-Epoxycyclohexyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylat mit der Struktur (IIA)
(D) von 0 bis 30 Gewichtsteile eines oder mehrerer Plastifizierungsmittel, die ausgewählt sind aus der Gruppe aus (i) Epoxiden auf Basis eines Diglycidylethers von Bisphenol A mit der Struktur (IIB)
wobei der durchschnittliche Wert von n 0 oder 0,07, 0,14, 2,3 oder 4,8 ist; (ii) epoxidierten alpha-Olefinen; (iii) Limonenoxiden; (iv) thermoplastischen Acrylharzen; (v) Elastomeren; (vi) Phenoxyharzen; (vii) Polyol-Plastifizierungsmitteln und (viii) Allylethern; und wobei der kationische Polymerisationsinitiator mindestens ein Diaryliodoniumsalz umfasst, wobei jedes der Diaryliodoniumsalze in einer entsprechenden separaten Katalysatorlösung vorliegt, die von etwa 40 bis etwa 80 Gew.-% eines Trägermittels und von 20 bis 60 Gew.-% des Diaryliodoniumsalzes umfasst, und wobei jedes der Diaryliodoniumsalze die Struktur (III)
aufweist, wobei R Methyl oder Wasserstoff ist; y 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 25 ist und A^- ein nicht nukleophiles Anion ist, das aus der Gruppe bestehend aus [BF₄]^-, [PF₆]^-, [AsF₆]^-, [SbF₆]^-, [B(C₆F₅)₄]^- und [Ga(C₆F₅)₄] ausgewählt ist.
Klare Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Basisharz Folgendes umfasst: (A) von 35 bis 40 Gewichtsteile des cycloaliphatischen epoxyfunktionellen Siloxanmonomers mit der Struktur (IA); (B) von 5 bis 15 Gewichtsteile des cycloaliphatischen epoxyfunktionellen Siloxanoligomers mit der Struktur (IB); (C) von 28 bis 40 Gewichtsteile des mindestens einen nicht silikonhaltigen Epoxidharzes und (D) von 9 bis 17 Gewichtsteile des Epoxids auf Basis eines Diglycidylethers von Bisphenol A mit der Struktur (IIB).
Klare Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der kationische Polymerisationsinitiator Folgendes umfasst: (A) von 0 bis 8 Gewichtsteile einer Phosphat-Katalysatorlösung, die von 20 bis 60 Gew.-% mindestens eines Diaryliodoniumphosphatsalzes umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus [4-(2-Hydroxy-1-tetradecyloxy)phenyl]phenyliodoniumhexafluorphosphat mit der Struktur (IIIA) und [4-(2-Hydroxy-1-tetradecyloxy)phenyl]-4-methylphenyliodoniumhexafluorphosphat mit der Struktur (IIIB)
wobei jedes des mindestens einen ausgewählten Diaryliodoniumphosphatsalzes in Lösung mit von 40 bis 80 Gew.-% des Trägermittels ist, wobei das Trägermittel aus der Gruppe aus 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylat und Bis-(3,4-epoxycyclohexyl)adipat ausgewählt ist; und (B) von 0 bis 4 Gewichtsteile einer Antimonat-Katalysatorlösung, die von 20 bis 60 Gew.-% mindestens eines Iodoniumantimonatsalzes umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus [4-(2-Hydroxy-1-tetradecyloxy)phenyl]phenyliodoniumhexafluorantimonat mit der Struktur (IIIC) und [4-(2-Hydroxy-1-tetradecyloxy)phenyl]-4-methylphenyliodoniumhexafluorantimonat mit der Struktur (IIID)
wobei jedes des mindestens einen ausgewählten Iodoniumantimonatsalzes in Lösung mit von 40 bis 80 Gew.-% des Trägermittels ist, wobei das Trägermittel aus der Gruppe bestehend aus 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylat und Bis-(3,4-epoxycyclohexyl)adipat ausgewählt ist.
Klare Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 3, wobei (A) die Iodoniumphosphat-Katalysatorlösung 40 Gew.-% jedes des mindestens einen ausgewählten Diaryliodoniumphosphatsalzes mit der Struktur (IIIA) oder (IIIB) und 60 Gew.-% des 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylats umfasst und (B) die Iodoniumantimonat-Katalysatorlösung 40 Gew.-% jedes des mindestens einen ausgewählten Diaryliodoniumantimonatsalzes mit der Struktur (IIIC) oder (IIID) und 60 Gew.-% des 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylats umfasst.
Klare Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 3 oder 4, wobei der kationische Polymerisationsinitiator Folgendes umfasst: (A) 4 Gewichtsteile der Iodoniumphosphat-Katalysatorlösung und (B) 2 Gewichtsteile der Iodoniumantimonat-Katalysatorlösung.
Klare Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 3 oder 4, wobei der kationische Polymerisationsinitiator Folgendes umfasst: (A) 3 Gewichtsteile der Iodoniumphosphat-Katalysatorlösung und (B) 1 Gewichtsteil der Iodoniumantimonat-Katalysatorlösung.
Klare Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 3 oder 4, wobei der kationische Polymerisationsinitiator gleiche Gewichtsteile der Iodoniumphosphat-Katalysatorlösung und der Iodoniumantimonat-Katalysatorlösung umfasst, wobei die Menge jeder der Katalysatorlösungen von etwa 2 bis etwa 4 Gewichtsteile reicht.
Klare Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 3 oder 4, wobei der kationische Polymerisationsinitiator Folgendes umfasst: (A) 0 Gewichtsteile der Iodoniumphosphat-Katalysatorlösung und (B) von 2 bis 4 Gewichtsteile der Iodoniumantimonat- Katalysatorlösung.
Klare Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 3 oder 4, wobei der kationische Polymerisationsinitiator Folgendes umfasst: (A) von 4 bis 8 Gewichtsteile der Iodoniumphosphat-Katalysatorlösung und (B) 0 Gewichtsteile der Iodoniumantimonat-Katalysatorlösung.
Beschichtungszusammensetzung, die von 35 bis 62 Gewichtsteile eines Basisharzes; von 32 bis 65 Gewichtsteile eines oder mehrerer Bestandteile, die aus der Gruppe bestehend aus Füllstoffen, Pigmenten, Verdünnungsmitteln, Steifungsmitteln, Verlaufmitteln und Antischaummitteln ausgewählt sind; von 0 bis 1 Gewichtsteil eines Haftvermittlers und von 2 bis 5 Gewichtsteile eines kationischen Polymerisationsinitiators umfasst, wobei das Basisharz Folgendes umfasst: (A) von 30 bis 50 Gewichtsteile eines cycloaliphatischen epoxyfunktionellen Siloxanmonomers mit der Struktur (IA)
(B) von 5 bis 30 Gewichtsteile eines cycloaliphatischen epoxyfunktionellen Siloxanoligomers mit der Struktur (IB)
wobei m eine ganze Zahl mit einem Wert von 5 bis 50 ist; (C) von 20 bis 50 Gewichtsteile mindestens eines nicht silikonhaltigen Epoxidharzes, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (i) epoxidierten Pflanzenölen, (ii) epoxidierten Pflanzenölestern und (iii) 3,4-Epoxycyclohexyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylat mit der Struktur (IIA)
und (D) von 0 bis 30 Gewichtsteile eines oder mehrerer Plastifizierungsmittel, die ausgewählt sind aus der Gruppe aus (i) Epoxiden auf Basis eines Diglycidylethers von Bisphenol A mit der Struktur (IIB)
wobei der durchschnittliche Wert von n 0 oder 0,07, 0,14, 2,3 oder 4,8 ist; (ii) epoxidierten alpha-Olefinen; (iii) Limonenoxiden; (iv) thermoplastischen Acrylharzen; (v) Elastomeren; (vi) Phenoxyharzen; (vii) Polyol-Plastifizierungsmitteln und (viii) Allylethern; und wobei der kationische Polymerisationsinitiator mindestens ein Diaryliodoniumsalz umfasst, wobei jedes der Diaryliodoniumsalze in einer entsprechenden separaten Katalysatorlösung vorliegt, die von 40 bis 80 Gew.-% eines Trägermittels und von 20 bis 60 Gew.-% des Diaryliodoniumsalzes umfasst, und wobei jedes der Diaryliodoniumsalze die Struktur (III)
aufweist, wobei R Methyl oder Wasserstoff ist; y 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 25 ist und A^- ein nicht nukleophiles Anion ist, das aus der Gruppe bestehend aus [BF₄]^-, [PF₆]^-, [AsF₆]^-, [SbF₆]^-, [B(C₆F₅)₄]^- und [Ga(C₆F₅)₄]^- ausgewählt ist.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 10, wobei das Basisharz Folgendes umfasst: (A) von 40 bis 45 Gewichtsteile des cycloaliphatischen epoxyfunktionellen Siloxanmonomers mit der Struktur (IA); (B) von 5 bis 15 Gewichtsteile des cycloaliphatischen epoxyfunktionellen Siloxanoligomers mit der Struktur (IB); (C) von 32 bis 40 Gewichtsteile des mindestens einen nicht silikonhaltigen Epoxidharzes und (D) von 5 bis 10 Gewichtsteile des Epoxids auf Basis eines Diglycidylethers von Bisphenol A mit der Struktur (IIB).
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 10 oder 11, wobei der kationische Polymerisationsinitiator Folgendes umfasst: (A) von 0 bis 4,4 Gewichtsteile einer Phosphat-Katalysatorlösung, die von 20 bis 60 Gew.-% mindestens eines Diaryliodoniumphosphatsalzes umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus [4-(2-Hydroxy-1-tetradecyloxy)phenyl]phenyliodoniumhexafluorphosphat mit der Struktur (IIIA) und [4-(2-Hydroxy-1-tetradecyloxy)phenyl]-4-methylphenyliodoniumhexafluorphosphat mit der Struktur (IIIB)
wobei jedes des mindestens einen ausgewählten Diaryliodoniumphosphatsalzes in Lösung mit von 40 bis 80 Gew.-% des Trägermittels ist, wobei das Trägermittel aus der Gruppe aus 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylat und Bis-(3,4-epoxycyclohexyl)adipat ausgewählt ist; und (B) von 0 bis 4 Gewichtsteile einer Antimonat-Katalysatorlösung, die von 20 bis 60 Gew.-% mindestens eines Iodoniumantimonatsalzes umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus [4-(2-Hydroxy-1-tetradecyloxy)phenyl]phenyliodoniumhexafluorantimonat mit der Struktur (IIIC) und [4-(2-Hydroxy-1-tetradecyloxy)phenyl]-4-methylphenyliodoniumhexafluorantimonat mit der Struktur (IIID)
wobei jedes des mindestens einen ausgewählten Iodoniumantimonatsalzes in Lösung mit von 40 bis 80 Gew.-% des Trägermittels ist, wobei das Trägermittel aus der Gruppe bestehend aus 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylat und Bis-(3,4-epoxycyclohexyl)adipat ausgewählt ist.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 12, wobei (A) die Iodoniumphosphat-Katalysatorlösung 40 Gew.-% jedes des mindestens einen ausgewählten Diaryliodoniumphosphatsalzes mit der Struktur (IIIA) oder (IIIB) und 60 Gew.-% des 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylats umfasst und (B) die Iodoniumantimonat-Katalysatorlösung 40 Gew.-% jedes des mindestens einen ausgewählten Diaryliodoniumantimonatsalzes mit der Struktur (IIIC) oder (IIID) und 60 Gew.-% des 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexancarboxylats umfasst.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 12 oder 13, wobei der kationische Polymerisationsinitiator gleiche Gewichtsteile der Iodoniumphosphat-Katalysatorlösung und der Iodoniumantimonat-Katalysatorlösung umfasst, wobei die Menge jeder der Katalysatorlösungen von 1 bis 2,5 Gewichtsteile reicht.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 12 oder 13, wobei der kationische Polymerisationsinitiator Folgendes umfasst: (A) 3 Gewichtsteile der Phosphat-Katalysatorlösung und (B) 1 Gewichtsteil der Antimonat-Katalysatorlösung.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 12 oder 13, wobei der kationische Polymerisationsinitiator Folgendes umfasst: (A) 0 Gewichtsteile der Phosphat-Katalysatorlösung und (B) von 2 bis 4 Gewichtsteile der Antimonat-Katalysatorlösung.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 12 oder 13, wobei der kationische Polymerisationsinitiator Folgendes umfasst: (A) von 2 bis 4 Gewichtsteile der Phosphat-Katalysatorlösung und (B) 0 Gewichtsteile der Antimonat-Katalysatorlösung.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Haftvermittler 3- Glycidyloxypropyltrimethoxysilan oder 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan ist.
Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Gegenstands, das Folgendes umfasst: (A) Aufbringen einer Beschichtungszusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche auf einen Gegenstand, der Holz, Glas, Kunststoff oder Metall umfasst; und (B) Aussetzen des Gegenstands und der aufgebrachten Zusammensetzung gegenüber Elektronenstrahlung, die von 3 bis 12 Mrad reicht, oder Erhitzen des Gegenstands und der aufgebrachten Zusammensetzung auf eine erste maximale Substrattemperatur, die von 150°C bis 260°C reicht, wobei während der Aussetzung gegenüber Elektronenstrahlung oder während der Erhitzung auf die erste maximale Substrattemperatur eine Polymerisation zu > 90% stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 19, das darüber hinaus nach Schritt (B) den folgenden Schritt umfasst: (C) Erhitzen des ausgesetzten oder erhitzten Gegenstands und der ausgesetzten oder erhitzten aufgebrachten Zusammensetzung auf eine zweite maximale Substrattemperatur, die von 80°C bis 125°C reicht.
Beschichteter Gegenstand, der mit einem Verfahren nach Anspruch 19 oder 20 hergestellt wurde.