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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ganz allgemein durch ultraviolette Strahlung (UV) gehärtete Beschichtungen,
und insbesondere UV-härtbare
Beschichtungen, die einen hohen Glanz, einen verbesserten Kratz-
und Abriebwiderstand sowie andere Eigenschaften zeigen, die sie
ausgezeichnet geeignet machen für Überzugszusammensetzungen
und andere Zusammensetzungen, und sie betrifft Verfahren ihrer Verwendung und
beschichtete Gegenstände,
die sich hieraus ergeben.
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Aus dem Stande der Technik ist bekannt,
dass in üblicher
Weise gehärtete
Beschichtungen schwerwiegende Nachteile aufweisen. Im Allgemeinen
werden die Deckschicht und das Härtungsmittel
separat voneinander angewandt, in einer besonderen Folge und bei
besonderen Konzentrationsgraden. Da sowohl die Verhältnisse
der Bestandteile wie auch der Zeitpunkt ihrer Anwendung kritisch
sind, sind in üblicher
Weise gehärtete
Deckschichten schwierig herzustellen und kostspielig aufzubringen,
insbesondere mit der Wirksamkeit und Konsistenz, die im Falle moderner
kommerzieller Anwendungen erforderlich sind.
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Durch ultraviolette Strahlung (UV)
gehärtete
Beschichtungen überwinden
mehrere Nachteile, die mit üblichen
Deckschicht-Ausrüstungen
verbunden sind. Insbesondere können
durch UV gehärtete
Deckschichten vorgemischt werden, so dass der Polymerisationsinitiator
zu den aktiven Bestandteilen vom Hersteller zugesetzt werden kann,
wenn die Beschichtung erzeugt wird und nicht durch den Verwender
der Beschichtung, wenn die Beschichtung aufgebracht wird. Infolgedessen
können
Misch- und Messfehler
vermieden werden und ein konsistenteres Produkt kann erhalten werden.
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Trotz ihrer vielen Vorteile führen UV-härtbare Beschichtungszusammensetzungen
zu Problemen, die in Angriff genommen werden müssen. Beispielsweise sind typische
UV-Deckschichten stark quervernetzte Filme von hohem Molekulargewicht,
erzeugt aus einer hochreaktiven Acrylat-Funktionalität. Als solche
leiden bekannte UV-Deckschichten an einer begrenzten Dauerhaftigkeit,
sie sind anfällig
für einen
durch Härtung
bewirkten Harz-Schrumpf und sie erfordern hohe Dosen von UV-Licht,
um gehärtet
zu werden. UV-Deckschichten, die hergestellt wurden, um diese Probleme
zu überwinden,
leiden in typischer Weise an einem Verlust von Dauerhaftigkeit oder
Verarbeitbarkeit, einschließlich
einer verminderten Kratz-Resistenz, Abrieb-Resistenz, Wetter-Resistenz,
chemischen Resistenz, Verfärbungs-Resistenz,
thermischen Stabilität
und Adhäsion.
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Auch ist wichtig dass bekannte UV-Deckschichten
lange gezeigt haben, dass sie nach dem Härten, starre, unflexible und
unnachgiebige Beschichtungen erzeugen. Infolgedessen haben die Probleme
in der Industrie zu Experimenten geführt, wo Deckschicht-Überzugsmaterialien
Bedingungen unterworfen wurden, die zu einer Ausdehnung oder zu
einer Kontraktion des Produktes während der Verarbeitung oder
auf dem Gebiet der Verwendung führen.
Beispielsweise ist es bekannt, dass UV-Deckschichten, auf denen
dunkle, z. B. schwarze Finishes aufliegen, die sich beim Erhitzen
ausdehnen, reißen,
andere Mängel
hervorrufen oder gar zu einem Verbiegen oder Verwerfen des Substrates
aufgrund eines Spannungsaufbaues in den Materialien führen.
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Im Lichte des Vorstehenden existiert
ein Bedürfnis
nach einer UV-härtbaren
Zusammensetzung, die in geeigneter Weise verarbeitbar ist und die
Beschichtungen erzeugt, die verbesserte physikalische und chemische
Eigenschaften aufweisen, z. B. eine verbesserte Flexibilität, Dauerhaftigkeit,
Kratz-Resistenz, Abrieb-Resistenz, thermische Stabilität, Riss-Resistenz,
chemische Resistenz, Vertärbungs-Resistenz,
Wetter-Resistenz und Adhäsion.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die Erfindung der Anmelder ist nun
auf diese Bedürfnisse
gerichtet und stellt in einer bevorzugten Ausführungsform eine UV-härtbare Mischungszusammensetzung
bereit, die umfasst: (a) 35 bis 65 Gew.-% eines ersten acrylierten
aliphatischen Urethans mit einem Molekulargewicht von 500 bis 2000
und hergestellt durch Umset zung von (i) einem ersten multifunktionellen
Acrylat mit einem Molekulargewicht von 190 bis 500 und enthaltend
mindestens drei polymerisierbare ungesättigte Gruppen pro Molekül, mit (ii)
einem aliphatischen Urethan auf Basis eines Polymeren von Allylcarbomonozyklischem
Diisocyanat mit Alkanpolyolpolyacrylaten; (b) 5 bis 25 Gew.-% eines
zweiten acrylierten aliphatischen Urethans mit einem Molekulargewicht
von 1200 bis 2600 und hergestellt durch Umsetzung eines zweiten
multifunktionellen Acrylates mit einem Molekulargewicht von 110
bis 500 mit einem aliphatischen Urethan auf Basis eines Polyethers
und mit einem Molekulargewicht von 800 bis 2200; (c) 10 bis 55 Gew.-%
eines dritten multifunktionellen Acrylates mit einem Molekulargewicht
zwischen 170 und 1000 und enthaltend mindestens zwei polymerisierbare
ungesättigte
Gruppen pro Molekül;
und (d) einen Photopolymerisations-Initiator oder Sensibilisierungsmittel.
Die Zusammensetzung kann ferner gegebenenfalls ein Lösungsmittel
enthalten. Sofern nichts anderes angegeben ist, sind die Gew.-%,
die in dieser Anmeldung angegeben sind, ausschließlich eines
vorhandenen Lösungsmittels
berechnet worden. Bevorzugtere Zusammensetzungen können ferner
geeignete Licht stabilisierende Mittel enthalten, z. B. gehinderte
Amine und/oder Benzotriazolderivate.
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Zusätzliche bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung beziehen sich auf beschichtete Gegenstände und
Beschichtungsverfahren, die sich aus der Verwendung der bevorzugten
Deckschicht-Zusammensetzungen ergeben und diese umfassen.
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Ein Gegenstand der Erfindung ist
die Bereitstellung von verbesserten, durch ultraviolettes Licht
härtbaren
Zusammensetzungen, die überlegene
chemische und physikalische Eigenschaften aufweisen, wie eine verbesserte
Flexibilität,
Dauerhaftigkeit, thermische Stabilität, Riss-Resistenz, chemische
Resistenz, Verfärbungs-Resistenz,
Wetter-Resistenz und Adhäsion.
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Ein anderer Gegenstand der Erfindung
ist die Bereitstellung von Verfahren zur Beschichtung oder zum Überziehen
von Gegenständen,
z. B. beschichteten Gegenständen,
z. B. angestrichenen oder unbeschichteten plastischen Teilen oder
Metallteilen, um ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften
zu verbessern.
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Ein weiterer anderer Gegenstand der
vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines beschichteten
oder überzogen
Gegenstandes, der überlegene
physikalische und chemische Eigenschaften aufweist, und insbesondere
in der Bereitstellung eines Gegenstandes, dessen Deckschicht sowohl
flexibel ist als auch resistent gegenüber Rissen oder einer anderen
ins Gewicht fallenden Beschädigung
oder Zerstörung durch
Expansion des Gegenstandes oder einer anderen Beschichtung, die
unter der Deckschicht liegt und bei dem die Deckschicht dauerhaft
ist, um ein Zerkratzen und einen Abrieb der stark glänzenden
Oberfläche
zu vermeiden.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung
besteht in der Bereitstellung von Beschichtungsverfahren und Zusammensetzungen,
die eine geeignete, konsistente und gleichförmige Verarbeitung ermöglichen.
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Weitere Gegenstände und Vorteile der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Zum Zweck der Förderung des Verständnisses
der Prinzipien der Erfindung wird nunmehr Bezug genommen auf bestimmte
Ausführungsformen,
wobei eine spezielle Sprache benutzt wird, um diese zu beschreiben.
Nichtsdestoweniger ist darauf hinzuweisen, dass keine Beschränkung des
Bereiches der Erfindung dadurch beabsichtigt ist, vielmehr gelten
Veränderungen,
weitere Modifizierungen und Anwendungen der Prinzipien der Erfindung,
wie sie hier beschrieben wird, als für den Fachmann, an den sich
die Erfindung richtet, als normal.
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Wie oben angegeben, bezieht sich
eine bevorzugte Ausführungsform
dieser Erfindung auf eine UV-härtbare
Zusammensetzung. Diesbezüglich
beschreibt die Formel I, wie unten angegeben, Ausgangsmaterialien
und Zusammensetzungsbereiche für
bevorzugte Zusammensetzungen der Erfindung. Die Zusammensetzungsbereiche
sind in Form von Gew.-% der Zusammensetzung angegeben, ausschließlich irgendeines
Lösungsmittels,
das vorhanden ist.
Formel
I:
| Acryliertes
aliphatisches Urethan #1 | (35–65%) |
| Acryliertes
aliphatisches Urethan #2 | (5–25%) |
| Multifunktionelles
Acrylat | (10–55%) |
| Photopolymerisations-Initiator | (1–15%) |
| Lichtstabilisator
aus gehindertem Amin | (0,1–7,5%) |
| Hydroxyphenylbenzotriazol | (0,1–7,5%) |
| Antioxidationsmittel | (0,1%–3%) |
| Fluss-Additiv | (0,1–5%) |
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Das erste acrylierte aliphatische
Urethan gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält
etwa 5 bis 95 Gew.-% eines vorher umgesetzten (prereacted) multifunktionellen
Acrylates, wobei der Rest ein aliphatisches Urethan ist. Genauer
gesagt wird, um das erste acrylierte aliphatische Urethan zu erhalten,
ein multifunktionelles Acrylat mit einem Molekulargewicht von etwa
190 bis etwa 500 und enthaltend mindestens drei polymerisierbare
ungesättigte
Gruppen pro Molekül
(z. B. Pentaerythritoltriacrylat, Diphenylerythritoltetraacrylat
und Trimethylolpropantriacrylat) umgesetzt (prereacted) mit einem
aliphatischen Urethan auf Basis eines Polymeren von Allylcarbomonozyklischem
Diisocyanat mit Alkanpolyolpolyacrylaten. Das Acrylat mit mindestens
drei polymerisierbaren Gruppen liefert ein acryliertes aliphatisches
Urethan, das zu endgültigen
Beschichtungen führt,
die eine gute Oberflächenhärte zeigen,
die beispielsweise nachgewiesen werden kann durch Stahlwolle-Kratz-Resistenz.
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Das bevorzugte erste acrylierte aliphatische
Urethan hat ein endgültiges
Molekulargewicht von etwa 500 bis etwa 2000. Weiter bevorzugt hat
das erste acrylierte aliphatische Urethan ein Molekulargewicht von etwa
800 bis etwa 1000, wobei ein Molekulargewicht von etwa 800 sich
bis zum heutigen Tage als am meisten bevorzugt erwiesen hat. Diese
bevorzugten acrylierten aliphatischen Urethane liefern Beschichtungen
von guter Wetter- und thermischer Riss-Resistenz. Weiterhin liefern
diese acrylierten aliphatischen Urethane vorteilhafte Anwendungs-Feststoffe,
Härtungsgeschwindigkeiten
und eine vorteilhafte Materialverträglichkeit.
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Das erste acrylierte aliphatische
Urethan kann aus dem Handel bezogen werden.
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Beispielsweise ist EBECRYL 8301,
erhältlich
von der Firma Radcure Specialties, Inc., Atlanta, Georgia, ein hoch
bevorzugtes Produkt für
das erste acrylierte aliphatische Urethan, das bis heute verwendet
wird.
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Ausschließlich irgendeines vorhandenen
Lösungsmittels
macht, wie oben angegeben, das erste acrylierte aliphatische Urethan
etwa 35 bis etwa 65 Gew.-% der Beschichtungszusammensetzung aus.
Weiter bevorzugt, macht dieses acrylierte aliphatische Urethan bis
zu etwa 40 bis etwa 60% der Zusammensetzung aus, am meisten bevorzugt
etwa 45–55%.
Diese bevorzugten Mengen liefern eine gute Wetter- und thermische Riss-Resistenz
wie auch eine vorteilhafte Kratz- und Abrieb-Resistenz, Viskosität, Materialkapazität und Härtungsgeschwindigkeiten.
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Um das zweite acrylierte aliphatische
Urethan zu erhalten, wird ein multifunktionelles Acrylat mit einem Molekulargewicht
zwischen etwa 110 und etwa 500 (z. B. 1,6-Hexandioldiacrylat, Hydroxyethylacrylat
und Trimethylolpropantriacrylat) zuvor umgesetzt mit einem aliphatischen
Urethan auf Basis eines Polyethers und mit einem Molekulargewicht
von etwa 800 bis etwa 2200 unter Erzeugung eines acrylierten aliphatischen
Urethans mit einem End-Molekulargewicht von etwa 1200 bis etwa 2600.
Acrylierte aliphatische Urethane mit einem Molekulargewicht von
etwa 1500 bis etwa 2000 werden weiter bevorzugt verwendet, wobei
solche mit einem Molekulargewicht von etwa 1800 bis zum heutigen
Tage die am meisten bevorzugten sind. Diese bevorzugten acrylierten
aliphatischen Urethane liefern Beschichtungen von guter Wetter-
und thermischer Riss-Resistenz wie auch von ausgezeichneter Flexibilität. Weiterhin
liefern diese acrylierten aliphatischen Urethane vorteilhafte Anwendungs-Feststoffe,
Härtungsgeschwindigkeiten
und eine vorteilhafte Materialverträglichkeit.
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Als zweites Urethan können ebenfalls
aus dem Handel erhältliche
acrylierte aliphatische Urethane verwendet werden. Beispielsweise
ist "AB 2010", erhältlich von
der Firma American Biltrite of Lawrenceville, New Jersey, ein hoch
bevorzugtes zweites acryliertes aliphatisches Urethan, das heutzutage
verwendet wird.
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Ausschließlich irgendeines Lösungsmittels
macht, wie oben angegeben, das acrylierte aliphatische Urethan etwa
5 bis etwa 25 Gew.-% der Zusammensetzung aus. Weiter bevorzugt macht
dieses acrylierte aliphatische Urethan bis zu etwa 10 bis etwa 20%
der Zusammensetzung aus, wobei ein Gehalt von etwa 15–20% am
meisten bevorzugt ist. Diese bevorzugten Mengen haben eine gute
thermische Resistenz, Riss-Resistenz, Kratz- und Abrieb-Resistenz
gezeigt wie auch eine vorteilhafte Viskosität, Materialkapazität und Härtungsgeschwindigkeiten.
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Es ist verständlich, dass das speziell in
der Formel I verwendete multifunktionelle Acrylat von der erwünschten
Anwendungs-Viskosität
und den Eigenschaften abhängt.
Typische multifunktionelle Acrylate gehören dem reaktiven Verdünnungsmittel-Typ
an, haben ein Molekulargewicht von etwa 170 bis etwa 1000 und enthalten
mindestens zwei polymerisierbare ungesättigte Gruppen pro Molekül. Zu repräsentativen
multifunktionellen Acrylaten gehören
Ethylenglykoldi(meth)acrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, Pentaerythritoltriacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat,
Trimethylolpropantriacrylat, Tetraethylenglykoldiacrylat und dergleichen
sowie Mischungen hiervon mit lichtstabilen Materialien, wobei z.
B. 1,6-Hexandioldiacrylat weiter bevorzugt verwendet wird.
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Die bevorzugte Beschichtungszusammensetzung
enthält
dieses multifunktionelle Acrylat in einer Menge von etwa 10 bis
etwa 55 Gew.-%. Der Bereich von etwa 10 bis etwa 40% ist weiter
bevorzugt, wobei etwa 10 bis 30% heutzutage am meisten bevorzugt
verwendet werden. Diese bevorzugten Mengen liefern Zusammensetzungen
von guter Verträglichkeit,
die zu Beschichtungen führen
mit ausgezeichneter Kratz-, Abrieb-, thermischer und Riss-Resistenz.
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Wie jene, die auf diesen Gebieten
arbeiten, anerkennen werden, sind viele Photopolymerisations-Initiatoren
und/oder Sensibilisierungsmittel für die Erfindung geeignet. Hierzu
gehören
beispielsweise Benzophenon, Benzoin, Benzoinmethylether, Benzoin-n-butylether,
Benzoin-isobutylether, Propionphenon, Acetophenon, Methylphenylglyoxalat,
1-Hydroxycyclohexylphenylketon, 2,2-Diethoxyacetophenon, Ethylphenylpyloxylat,
Phenanthrachinon und dergleichen sowie Mischungen hiervon. Im Falle
von bis heute durchgeführten
Arbeiten hat sich 1-Hydroxycyclohexylphenylketon als noch vorteilhafter
erwiesen. Bezüglich
zusätzlicher
Informationen betreffend Photopolymerisations-Initiatoren und Sensibilisierungsmittel
kann Bezug genommen werden auf C. G. Roffey, Photopolymerization
of Surface Coatings, Kapitel 3: "Photo initiators
and photo-sensitizers",
Verlag John Wiley & Sons
Ltd. (1982), worauf hier Bezug genommen wird.
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Der Photopolymerisations-Initiator
oder das Sensibilisierungsmittel wird in einer Menge verwendet,
die ausreicht, um das erwünschte
Härtungs-Ansprechvermögen zu erzielen.
Im Falle von bevorzugten Zusammensetzungen der Erfindung wird der
Photopolymerisations-Initiator oder das Sensibilisierungsmittel
in Mengen von etwa 1 bis etwa 15 Gew.-% verwendet. Der Bereich von
etwa 1 bis etwa 10% ist weiter bevorzugt, wobei ein Bereich von
etwa 5–10%
am meisten bevorzugt ist. Wie angegeben, wird die Menge an zugesetztem Initiator
jedoch variieren aufgrund vieler Faktoren, wie der Härtungsgeschwindigkeit
und der erwünschten
Beständigkeit.
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Die Zusammensetzung enthält ferner
vorzugsweise andere Materialien, wie Lichtstabilisatoren, z. B. geeignete
gehinderte Amine und/oder Benzotriazol-Derivate. Diese Materialien
werden in unterschiedlichen Mengen zugesetzt, in Übereinstimmung
mit der speziellen Verwendung oder der gewünschten Anwendung. Werden sie
zugesetzt, so sollen ihre Mengen ausreichen, um eine verbesserte
Wetter-Beständigkeit
zu erzielen, wobei dennoch ein adäquates Härtungs-Ansprechvermögen der
Zusammensetzung erzielt werden soll. In weiter bevorzugten Zusammensetzungen
wurden gehinderte Amine, Hydroxyphenylbenzotriazol (oder andere geeignete
Benzotriazolverbindungen) und Antioxidationsmittel in Mengen von
etwa 0,1–7,5%,
bzw. 0,1–3,3% und
in besonders bevorzugten Zusammensetzungen von etwa 1,2%, 0,3% bzw.
0,3% zugesetzt.
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Wie angegeben, enthält die Beschichtungszusammensetzung
ferner gegebenenfalls ein geeignetes inertes Lösungsmittel. Zu repräsentativen
derartigen Lösungsmitteln
gehören
Ester-Lösungsmittel,
z. B. Ethylacetat, Butylacetat und dergleichen, Keton-Lösungsmittel, z. B. Aceton,
Methylisobutylketon, Methylethylketon und dergleichen, Alkohole,
z. B. Butylalkohol und dergleichen sowie aromatische Lösungsmittel,
z. B. Toluol, Xylol und dergleichen. Die Menge an zugesetztem Lösungsmittel
variiert in Übereinstimmung
mit der speziellen Anwendung. Beispielsweise werden im Falle von
Sprüh-Anwendungen
höhere
Mengen an Lösungsmittel in
typischer Weise zugesetzt, während
im Falle von Walzen-Anwendungen geringere Mengen an inertem Lö sungsmittel,
wenn überhaupt,
verwendet werden. In jedem Fall macht das inerte Lösungsmittel
0% bis etwa 95 Gew.-% der gesamten Beschichtungszusammensetzung
aus und in weiter bevorzugten Beschichtungszusammensetzungen liegt
der Anteil bei etwa 40% bis 60%.
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Es ist selbstverständlich,
dass die Zusammensetzung ferner andere übliche Additive enthalten kann. Beispielsweise
kann sie Polymere oder Silicon-Oberflächenbeschichtungs-Verbesserungsmittel
enthalten, Mittel zur Verbesserung des Flusses, Farbstoffe, Pigmente,
Antioxidationsmittel, Mattierungsmittel (z. B. mit Wachs beschichtete
oder nicht mit Wachs beschichtete Kieselsäure oder andere anorganische
Materialien) usw.. In bevorzugteren Zusammensetzungen werden Mittel
zur Verbesserung des Flusses zugegeben in einer Menge von etwa 0,3–3% und
im Falle einer besonders bevorzugten Zusammensetzung besteht das
den Fluss verbessernde Mittel aus Byk 301, erhältlich von der Firma BYK-CHEMIE,
Wallingford, Connecticut.
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Was ihre Verwendung anbelangt, kann
die Zusammensetzung nach irgendeiner üblichen Beschichtungsmethode
angewandt werden, die aus dem Stande der Technik bekannt ist. Beispielsweise
kann die Zusammensetzung direkt auf das Substrat aufgebracht werden
oder auf eine andere zuvor gehärtete
Beschichtung (z. B. Farben oder Primer) oder eine ungehärtete Beschichtung
(z. B. im Falle von Verzahnungs-Beschichtungen).
Das Material wird vorzugsweise in einer Dicke des gehärteten Filmes
von etwa 0,3 mil bis etwa 3,0 mit angewandt, wobei die weiter bevorzugte
Dicke des gehärteten
Filmes bei etwa 1 mil liegt. Bevorzugte Dicken liefern eine ausreichende
Film-Kontinuität,
vermeiden ein Durchhängen
der Oberfläche
und fördern eine
zufriedenstellende Härtung.
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Nach dem Aufbringen kann die Beschichtungszusammensetzung
gehärtet
werden durch Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen, wie es für den Fachmann
aus dem Stande der Technik bekannt ist. Diesbezüglich wird die Bestrahlung
fortgesetzt, bis die Härtung
vollständig
ist, wobei bevorzugte Exponierungszeiten in typischer Weise bei
weniger als 300 Sekunden liegen. Die Härtungstemperaturen können reichen
von Raumtemperatur bis zu der Wärme-Verformungstemperatur
des Substrates, wobei die Härtungs-Entfernungen
in typischer Weise zwischen etwa 2 und 18 inch von der UV-Strahlungsquelle
liegen.
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Eine Lichtquelle für ultraviolettes
Licht mit einem Wellenlängenbereich
zwischen etwa 1800 Ångstrom und
4500 Ångstrom
ist die bevorzugte Lichtquelle zur Härtung der Deckschicht. Beispielsweise
können
Sonnenlicht, Quecksilberlampen, Bogenlampen, Xenonlampen, Galliumlampen
und dergleichen verwendet werden, jedoch führen Quecksilber-Hochdrucklampen
oder Quecksilber-Ultrahochdrucklampen zu besonders vorteilhaften
raschen Härtungen.
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Eine Quecksilber-Hochdrucklampe mit
einer Intensität
von etwa 30 W/cm bis 400 W/cm wird bevorzugt verwendet, für eine Gesamtexponierung
zwischen etwa 300 und etwa 16000 mJ/cm2,
gemessen mittels eines Kompakt-Radiometers bei 60 bis 1200 mW/cm2 und etwa 75 bis etwa 4000 mJ, gemessen
durch ein Gerät
vom Typ UVIMAP, bei einer bevorzugten Exponierung von etwa 3000
J/cm2, gemessen durch ein Kompakt-Radiometer
bei 260 mW/cm2 und etwa 700 mJ, gemessen
durch ein Gerät
vom Typ UVIMAP. Diese bevorzugten Härtungsprozesse haben zu einer
guten Durchhärtung
geführt
und haben vorteilhafte Beschichtungen erzeugt, die einer vorzeitigen
Vergilbung widerstehen und eine wünschenswerte thermische Riss-Resistenz
zeigen. Überdies
wurden diese vorteilhaften Härtungen
im Falle eines überraschend
breiten Exponierungsbereiches erzielt. Demzufolge sind die bevorzugten
Zusammensetzungen rasch und in hochgeeigneter Weise verarbeitbar.
Bisher bekannte durch UV-Strahlung härtbare Zusammensetzungen haben
diesbezüglich
schwerwiegende Nachteile gezeigt, ein Problem, das seit langem in
der Industrie erkannt worden war, was zu erhöhten Produktionskosten führte und
zu einer Vergeudung von Zeit und Materialien. Weiterhin haben die
fertigen Beschichtungen einzigartige kombinierte Eigenschaften von
Dauerhaftigkeit, Kratz-Resistenz und Flexibilität, eine Kombination, die seit
langem auf dem Beschichtungsgebiet angestrebt wurde.
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Zum Zwecke der Förderung eines weiteren Verständnisses
der Erfindung sowie ihrer bevorzugten Merkmale und Vorteile wird
auf die folgenden speziellen Beispiele und Tabellen Bezug genommen.
Es wird darauf hingewiesen, dass diese Beispiele und Tabellen der
Illustration dienen und dass nicht beabsichtigt ist, dass sie die
Erfindung beschränken
sollen.
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BEISPIEL 1
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Herstellung von bevorzugten
UV-härtbaren
Beschichtungszusammensetzungen
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Um eine UV-härtbare Beschichtungszusammensetzung
gemäß der Erfindung
herzustellen, wurden die Bestandteile 1 und 2 der Formel II unten
in ein sauberes Gefäß aus rostfreiem
Stahl, ausgerüstet
mit einem Rührer,
gegeben. Daraufhin wurden die Bestandteile 3 bis 9 unter Rühren zugesetzt,
bis eine klare, homogene Mischung erhalten wurde. Diese Beschichtungszusammensetzung
wurde als "Deckschicht
A" bezeichnet. Formel
II:
| | Gew.-Teile |
| 1.
Isopropanol | 575,1 |
| 2.
Butanol | 17,9 |
| 3.
1-Hydroxycyclohexylphenylketon | 26,0 |
| 4.
Lichtstabilisator aus gehindertem Amin | 5,0 |
| 5.
Benzotriazol | 1,0 |
| 6.
Antioxidationsmittel | 1,0 |
| 7.
Acryliertes aliphatisches Urethan #1 | 176,0 |
| 8.
Acryliertes aliphatisches Urethan #2 | 78,0 |
| 9.
1,6-Hexandioldiacrylat | 39,0 |
| 10.
Trimethylolpropantriacrylat | 78,0 |
| 11.
Mittel zur Verbesserung des Flusses (Byk 301) | 3,0 |
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BEISPIEL 2
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Herstellung von mit einer
Deckschicht versehenen plastischen Form-Gegenständen
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Die zuvor beschriebene Deckschicht
A wurde auf Polycarbonatharzlinsen aufgebracht durch Besprühen der
Linsen zur Erzeugung einer gehärteten
Beschichtungsdicke von 23 Mikron. Daraufhin wurde das Material bestrahlt
mit einer Quecksilber-Hochdrucklampe
von 120 W/cm2, wobei das Substrat in einer
Entfernung von 8 inch von der Lichtquelle angeordnet wurde für eine Exponierung
von 3000 mJ/cm2 in Luft.
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Die auf diese Weise erhaltenen Polycarbonatharzlinsen
mit einer Deckschicht hatten ein klares Aussehen. Das Produkt wurde
nach äußeren dekorativen
Standards untersucht und es wurden überlegene Ergebnisse erzielt,
wie in Tabelle 1 angegeben.
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BEISPIEL 3
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Vergleichs-Beschichtungsmaterial
#1
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Die Überzugsschicht wurde in gleicher
Weise hergestellt wie die Deckschicht A von Beispiel 1 mit der Ausnahme,
dass das erste acrylierte aliphatische Urethan ersetzt wurde durch
eins mit einem Molekulargewicht von 2279 und markiert mit "Deckschicht B".
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BEISPIEL 4
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Beschichteter Vergleichs-Gegenstand
#1
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Die Deckschicht B wurde aufgebracht
und gehärtet
wie im Falle der Deckschicht A in Beispiel 2. Das erhaltene Produkt
wurde untersucht unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel
2 beschrieben und es wurden die folgenden Ergebnisse erzielt: TABELLE
2
| Untersuchte
Eigenschaft | Ergebnisse
der Untersuchung |
| Kratz-Resistenz | Merkliche
Kratzer |
| Adhäsion | Kein
Verlust |
| Abrieb-Resistenz | Unakzeptabel |
| Wasser-Resistenz | Passabel,
sekundäre
Adhäsion
OK |
| Thermische
Schock-Resistenz | Passabel |
| Wärme-Resistenz | Akzeptabel |
| Resistenz
gegenüber
Wasser & Seifenflecken | Passabel |
| Resistenz
gegenüber
Säureflecken | Passabel |
| Chemische
Resistenz | Passabel |
| Wetter-Resistenz | Passabel |
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BEISPIEL 5
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Vergleichs-Beschichtungsmaterial
#2
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Die Deckschicht wurde in gleicher
Weise wie die Deckschicht A in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme,
dass das zweite acrylierte aliphatische Urethan ersetzt wurde durch
eins mit einem Molekulargewicht von 1700 (Kein-Polyether-Typ) und
markiert mit "Deckschicht
C".
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BEISPIEL 6
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Beschichteter Vergleichs-Gegenstand
#2
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Die Deckschicht C wurde aufgebracht
und gehärtet
wie im Falle der Deckschicht A in Beispiel 2. Das erhaltene Produkt
wurde untersucht unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel
2 angegeben und es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten: TABELLE
3
| Untersuchte
Eigenschaft | Ergebnisse
der Untersuchung |
| Kratz-Resistenz | Feststellbare
Kratzer |
| Adhäsion | Kein
Verlust |
| Abrieb-Resistenz | Unakzeptabel |
| Wasser-Resistenz | Passabel,
sekundäre
Adhäsion
OK |
| Thermische
Schock-Resistenz | Passabel |
| Wärme-Resistenz | Unakzeptabel |
| Resistenz
gegenüber
Wasser & Seifenflecken | Passabel |
| Resistenz
gegenüber
Säureflecken | Passabel |
| Chemische
Resistenz | Passabel |
| Wetter-Resistenz | Passabel |
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Es wurde somit gezeigt, dass die
Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verbesserte
physikalische und chemische Eigenschaften aufweisen.
