EP0000022A1 - Scratch and weather resistant composite material based on polycarbonate - Google Patents
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Definitions
- the bond between polyacrylate film and polycarbonate substrate can be achieved in a press under heat and pressure.
- the polyacrylate film can optionally be applied to polycarbonate sheets by pressing the acrylic sheet and the polycarbonate sheet through the nip of a pair of rolls, the rolls of which are heated.
- the temperature used should be at least 160 ° C and the pressure at least 1.4 kg / cm 2 . The higher the temperature, the shorter the time required and the lower the pressure required.
- the methylmelamine in the sense of the invention is preferably derived from hexa- (methoxy-methyl) -melamine or hexa- (cyclohexyloxymethyl) -melamine.
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein klartransparentes, hochschlagzähes, kratz- und wetterfestes Verbundsystem aus einer Polycarbonat-Schicht, die auf mindestens einer ihrer Flächen eine Beschichtung aus Polyacrylat trägt, die auf ihrer Außenfläche mit einem kratz- und wetterfesten Überzug aus hydroxyliertem Fluorpolymeren beschichtet ist, das mit Methylmelamin und/oder Polykieselsäure vernetzt ist.The present invention relates to a clear, highly impact-resistant, scratch and weatherproof composite system made of a polycarbonate layer which has a coating of polyacrylate on at least one of its surfaces, which is coated on its outer surface with a scratch and weatherproof coating made of hydroxylated fluoropolymer, which is crosslinked with methylmelamine and / or polysilicic acid.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein klar-transparentes, hochschlagzähes, kratz- und wetterfestes Verbundsystem aus einer Polycarbonat-Schicht, die auf mindestens einer ihrer Flächen eine Beschichtung aus Polyacrylat trägt, die auf ihrer Außenfläche mit einem kratz- und wetterfesten Überzug aus hydroxyliertem Fluorpolymeren beschichtet ist, das mit Methylmelamin und/oder Polykieselsäure vernetzt ist.The present invention relates to a clear-transparent, high-impact, scratch and weatherproof composite system made of a polycarbonate layer which has a coating of polyacrylate on at least one of its surfaces, which is coated on its outer surface with a scratch and weatherproof coating made of hydroxylated fluoropolymers which is cross-linked with methyl melamine and / or polysilicic acid.
Formteile aus Polycarbonat weisen eine Kombination hervorragender Eigenschaften auf; hohe Lichtdurchlässigkeit, hohe Schlagzähigkeit und hohe Wärmeformbeständigkeit. Nachteilig für Formteile aus Polycarbonat - wie auch für Formteile aus allen anderen Thermoplasten - ist ihre relativ geringe Kratzfestigkeit. Aufgrund der geringen Kratzfestigkeit kommt es während des Praxiseinsatzes zu vielen feinen Kratzspuren in der Oberfläche, die eine optische Trübung hervorrufen und die Transparenz mindern.Molded parts made of polycarbonate have a combination of excellent properties; high light transmission, high impact strength and high heat resistance. A disadvantage of molded parts made of polycarbonate - like molded parts made from all other thermoplastics - is their relatively low scratch resistance. Due to the low scratch resistance, there are many fine scratch marks in the surface during practical use, which cause optical opacity and reduce transparency.
Es ist bekannt, Formteile aus. Polycarbonat mit einem Überzug aus einem Polyacrylat zu versehen. Technisch kann dies geschehen, indem man die Formteile aus Polycarbonat mit einem Lack auf Basis Polyacrylat beschichtet. Dies ist-beschriebenIt is known to make molded parts. To provide polycarbonate with a coating of a polyacrylate. Technically, this can be done by coating the molded parts made of polycarbonate with a varnish based on polyacrylate. This is described
ir. der DT-OS 1.694.273. Die Beschichtung kann auch durch Heitverpressen von Polycarbonatplatten mit Filmen au; Polyacrylat vorgenommen werden. Dies ist beschrieben in der DT-05 1.953.276.ir. of DT-OS 1,694,273. The coating can also be made by pressing polycarbonate sheets with films; Polyacrylate can be made. This is described in DT-05 1.953.276.
Durch eine derartige Beschichtung von Formteilen aus Polycarbonat kann das System zwar wetterfest ausgerüstet werden, zumal dann, wenn der auf Polycarbonat aufgebrachte Film aus Polyacrylat einen UV-Absorber enthält; durch diese Beschichtungen wird jedoch die Kratzfestigkeit praktisch nicht geändert.Such a coating of molded parts made of polycarbonate makes the system weatherproof, especially when the polyacrylate film applied to polycarbonate contains a UV absorber; these coatings practically do not change the scratch resistance.
Ferner ist bekannt, daß Formteile aus Polycarbonat mit einem kratzfesten Überzug auf Basis Methylmelamin-vernetzten, hydroxylierten Fluorpolymeren beschichtet werden können. Nach einer Ausführungsform kann dieses Polymere bis zu 60 Gew.% Siliziumdioxyd, bezogen auf das kombinierte Gewicht aus Siliziumdioxyd und vernetztem Polymeren aufweisen. Dies ist beschrieben in der DT-OS 1.963.278.It is also known that molded parts made of polycarbonate can be coated with a scratch-resistant coating based on methylmelamine-crosslinked, hydroxylated fluoropolymers. According to one embodiment, this polymer can have up to 60% by weight of silicon dioxide, based on the combined weight of silicon dioxide and crosslinked polymer. This is described in DT-OS 1.963.278.
Nachteilig an diesen so beschichteten Formteilen aus Polycarbonat ist die mangelnde Wetterstabilität dieser Beschichtungen. Schon nach recht kurzer Bewitterungadauer nehmen die Kratzfestigkeit und die Haftfestigkeit der Beschichtung ab. Die Siliziumdioxyd-modifizierten Beschichtungen sind zwar etwas wetterfester als die Siliziumdioxyd-freien. Dennoch muß die Wetterstabilität auch dieser als mangelhaft bezeichnet werden.A disadvantage of these polycarbonate moldings coated in this way is the poor weather stability of these coatings. After a short period of weathering, the scratch resistance and the adhesive strength of the coating decrease. The silicon dioxide-modified coatings are somewhat more weatherproof than the silicon dioxide-free coatings. Nevertheless, the weather stability must also be described as poor.
Ferner ist bekannt, daß Formteile aus Polyacrylat mit einem kratzfesten Überzug aus einem Methylmelamin-vernetzten hydroxylierten Fluorpolymer beschichtet werden können. Dies ist beschrieben in der DT-OS 1.963.278. Diese Beschichtungen auf Formteilen aus Polyacrylat sind kratzfest und wetterstabil. Nachteilig an diesem Verbundsystem ist jedoch die niedrige Schlagzähigkeit.It is also known that molded parts made of polyacrylate can be coated with a scratch-resistant coating made of a methylmelamine-crosslinked hydroxylated fluoropolymer. This is described in DT-OS 1.963.278. These coatings on molded parts made of polyacrylate are scratch-resistant and weather-resistant. However, the disadvantage of this composite system is its low impact strength.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein klar-transparentes, hochschlagzähes, kratz- und wetterfestes Verbundsystem aus Polycarbonat als Substrat, das auf mindestens einer seiner Oberflächen einen Film aus Polyacrylat aufweist, der eine Beschichtung trägt auf Basis Methylmelamin-vernetztem hydrohyliertem Fluorpolymeren.The present invention now relates to a clear-transparent, high-impact, scratch and weatherproof composite system made of polycarbonate as a substrate, which has a film made of polyacrylate on at least one of its surfaces, which has a coating based on methylmelamine-crosslinked hydroethylated fluoropolymer.
Unbeschichtete Formteile aus Polycarbonat weisen eine hohe Schlagzähigkeit auf. Nach DIN 53 453 bleiben die Prüfkörper "ungebrochen". Dagegen haben Formteile aus Polyacrylat eine wesentlich niedere Schlagzähigkeit. Bei der Prüfung der Schlagzähigkeit werden Werte von 14-26 kJ/m2 erhalten. Mit Polyacrylat beschichtete Formteile aus Polycarbonat weisen eine Schlagzähigkeit auf, die wesentlich niedriger liegt als die der unbeschichteten Polycarbonat-Formteile.Uncoated molded parts made of polycarbonate have high impact strength. According to DIN 53 453, the test specimens remain "unbroken". In contrast, molded parts made of polyacrylate have a significantly lower impact resistance. When testing the impact strength, values of 14-26 kJ / m 2 are obtained. Moldings made of polycarbonate coated with polyacrylate have an impact resistance that is significantly lower than that of the uncoated polycarbonate moldings.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß solche Formteile aus Polycarbonat, die mit Polyacrylat beschichtet sind, dann eine sehr hohe Schlagzähigkeit aufweisen, wenn die Polyacrylat-Beschichtung eine zusätzliche Beschichtung aus Melaminmodifiziertem hydroxyliertem Fluorpolymeren auf ihrer äußeren Oberfläche aufweist.It has now surprisingly been found that such molded parts made of polycarbonate which are coated with polyacrylate have a very high impact resistance if the polyacrylate coating has an additional coating of melamine-modified hydroxylated fluoropolymer on its outer surface.
Der Polyacrylatfilm kann eine Dicke von 0,010 bis 1,25 mm haben. Die Beachichtung aus Methylmelamin vernetztem hydro- xyliertem Fluorpolymeren kann eine Dicke von 0,005 bis 0,5 mm aufweisen.The polyacrylate film can have a thickness of 0.010 to 1.25 mm. The face seal made from methyl melamine cross-linked h y -hydroxylated fluoropolymer can have a thickness of 0.005 to 0.5 mm.
Diese Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines kratzfesten Verbundsystems, bei dem entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich zuerst eine Beschichtung aus Polyacrylat auf die Forr.teile aus Polycarbonat aufgebracht wird und anschließend auf diese Acrylatschicht ein Überzug aus Methylmelamin-vernetzem hydroxyliertem Fluorpolymer. Dies kann geschehen, indem die Polycarbonat-Formteile zuerst mit einem Lack aus Polyacrylat beschichtet und nach dem Aushärten mit einer Überzugslösung aus Fluorpolymeren behandelt werden. Wahlweise kann auch das Substrat Polycarbonat zunächst ein-oder zweiseitig mit Folien aus Polyacrylat verbunden und die Polyacrylatschicht anschließend mit Fluorpolymer überzogen werden. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundsystems kann auch dadurch erfolgen, daß eine einseitig mit Fluorpolymer beschichtete Folie aus Polyacrylat bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur mit dem Substrat Polycarbonat so verbunden wird, daß die Fluorpolymer-Beschichtung nach außen weist.This invention further relates to a method for producing a scratch-resistant composite system, in which a coating of polyacrylate is applied either continuously or discontinuously to the molded parts made of polycarbonate, and then a coating of methylmelamine-crosslinked hydroxylated fluoropolymer on this acrylate layer. This can be done by first coating the polycarbonate moldings with a polyacrylate varnish and treating them with a fluoropolymer coating solution after curing. Alternatively, the polycarbonate substrate can also be connected on one or both sides with polyacrylate films and the polyacrylate layer can then be coated with fluoropolymer. The composite system according to the invention can also be produced by connecting a film of polyacrylate coated on one side with fluoropolymer to the substrate polycarbonate at elevated pressure and temperature such that the fluoropolymer coating points outwards.
Der Verbund zwischen Polyacrylat-Folie und Polycarbonat-Substrat kann in einer Presse unter Hitze und Druck erreicht werden. Wahlweise kann die Polyacrylat-Folie auf Platten aus Polycarbonat dadurch aufgebracht werden, daß die Acrylfolie und die Platte aus Polycarbonat durch den Walzenspalt eines Walzenpaares, dessen Walzen erwärmt sind, angepreßt werden. Zum Zwecke einer wirksamen Verbindung sollte die angewandte Temperatur mindestens 160 °C und der Druck mindestens 1,4 kg/cm2 betragen. Je höher die Temperatur ist, desto kürzer ist die erforderliche Zeit und desto niedriger der erforderliche Druck.The bond between polyacrylate film and polycarbonate substrate can be achieved in a press under heat and pressure. The polyacrylate film can optionally be applied to polycarbonate sheets by pressing the acrylic sheet and the polycarbonate sheet through the nip of a pair of rolls, the rolls of which are heated. For an effective connection, the temperature used should be at least 160 ° C and the pressure at least 1.4 kg / cm 2 . The higher the temperature, the shorter the time required and the lower the pressure required.
Als Polycarbonate im Sinne der Erfindung kommen durch Umsetzung von Diphenolen, insbesondere von Dihydroxydiarylalkanen, mit Phosgen oder Diestern der Kohlensäure erhältlichen Polykondensate in Betracht, wobei von den unsubstituierten Dihydroxydiarylalkanen auch solche geeignet sind, deren Arylreste in o- und/oder m-Stellung zur Hydroxylgruppe Methylgruppen oder Halogenatome tragen. Ebenso sind verzweigte Polycarbonate geeignet.Suitable polycarbonates for the purposes of the invention are polycondensates obtainable by reacting diphenols, in particular dihydroxydiarylalkanes, with phosgene or diesters of carbonic acid, of which unsubstituted dihydroxydiarylalkanes are also suitable whose aryl radicals in the o- and / or m-position to the hydroxyl group Wear methyl groups or halogen atoms. Branched polycarbonates are also suitable.
Polycarbonate haben mittlere Gewichtsmittel-Molekulargewichte Mw zwischen 10.000 und 100.000, vorzugsweise zwischen 20.000 und 40.000, ermittelt durch Messungen der rel. Viskosität in CH2C12 bei 25 oC und einer Konzentratio n von 0,5 Gew.-%.Polycarbonates have average weight average molecular weights Mw between 10,000 and 100,000, preferably between 20,000 and 40,000, determined by measurements of the rel. Viscosity in CH 2 C1 2 at 25 oC and a concentration of 0.5% by weight.
Geeignete Diphenole sind z.B. Hydrochinon, Resorcin, 4,4'-Dihydroxydiphenyl, Bis-(hydroxy-phenyl)alkane wie beispielsweise C1-C8-Alkylen- bzw. C2-C8-Alkylidenbis- phenole, Bis-(hydroxyphenyl)-cycloalkane wie beispielsweise C5-C15-Cycloalkylen- bzw. C5-C15-Cycloalkyliden- bisphenole, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfide, -äther, -ketone, -sulfoxide oder -sulfone; ferner α,α' -Bis-(hydroxyphenyl)-diisopropylbenzol sowie die entsprechenden kernalkylierten bzwo kernhalogenierten Verbindungen. Bevorzugt sind Polycarbonate auf Basis Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan-2,2 (Bisphenol A), Bis-(4-hydroxy-3,5-dichlor-phenyl)-propan-2,2 (Tetrachlorbisphenol A), Bis-(4-hydroxy-3,5-dibrom-phenyl)-propan-2,2 (Tetrabrombisphenol A), Bis-(4-hydroxy-3,5-dimethyl-phenyl)-propan-2,2 (Tetramethylbisphenol A), Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan-1,1 (Bisphenol Z) sowie auf Basis von Dreikernbisphenolen wie α,α'-Bis-(4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzol.Suitable diphenols are, for example, hydroquinone, resorcinol, 4,4'-dihydroxydiphenyl, bis (hydroxyphenyl) alkanes such as, for example, C 1 -C 8 alkylene or C 2 -C 8 alkylidene bisphenols, bis (hydroxyphenyl) cycloalkanes such as C 5 -C 15 cycloalkylene or C 5 -C 15 cycloalkylidene bisphenols, bis (hydroxyphenyl) sulfides, ethers, ketones, sulfoxides or sulfones; Furthermore, α, α 'bis (hydroxyphenyl) diisopropylbenzene and the corresponding ring-alkylated or ring-halogenated compounds. Polycarbonates based on bis- (4-hydroxyphenyl) propane-2,2 (bisphenol A), bis- (4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl) propane-2,2 (tetrachlorobisphenol A), bis are preferred - (4-hydroxy-3,5-dibromophenyl) propane-2,2 (tetrabromobisphenol A), bis- (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) propane-2,2 (tetramethylbisphenol A) , Bis- (4-hydroxyphenyl) -cyclohexane-1,1 (bisphenol Z) and based on trinuclear bisphenols such as α, α'-bis- (4-hydroxyphenyl) -p-diisopropylbenzene.
Weitere für die Herstellung von Polycarbonat geeignete Diphenole sind in den US-Patenten 2.970.131, 2.991.273, 2.999.d35, 2.999.846, 3.014.391, 3.028.365, 3.062.731, 3.148.172, 3.271.367, 3.271.368 und 3.280.078 beschrieben.Further diphenols suitable for the production of polycarbonate are described in US Patents 2,970,131, 2,991,273, 2,999.d35, 2,999,846, 3,014,391, 3,028,365, 3,062,731, 3,148,172, 3,271,367. 3,271,368 and 3,280,078.
Die erfindungsgemäß verwendete Polyacrylat-Folie bzw. der erfindungsgemäß verwendete Lack auf Pasis Polyacrylat kann aus irgendeinem Polyacrylat oder Polymethacrylat bestehen. Polyacrylate und Polymethacrylate sind Homo- und Copolymerisate des Acrylsäureesters und Methacrylsäureesters mit Molekulargewichten von 103 bis 107 und mit 4 bis 13 C-Atomen in der Monomereinheit wie z.B. Polyacrylsäure-isobutylester, Polymethacrylsäuremethylester, Polymethacrylsäureäthylhexylester, Polyacrylsäureaethylester, Copolymere aus verschiedenen Acrylsäureestern und/oder Methacrylsäureestern wie z.B. Methacrylsäuremethyleeter-Acrylsäurecyclohexylester-Copolymere, ferner Copolymere von Acrylsäureestern und/oder Methacrylsäureestern mit Vernetzern wie z.B. 1,4-Butandiol-dimethacrylat, Glykoldimethacrylat, Triglykoldimethacrylat, Trimethylolpropan-trimethacrylat, Allylmethacrylat, Triallylcyanurat, ferner Copolymere der Acrylsäureester und/ oder Methacrylsäureester mit Styrol und/oder α -Methylstyrol sowie die aus Acrylestern, Methacrylsäureestern, Styrol und Butandien zusammengesetzten Pfropfpolymere und Mischpolymere und Polymermischungen. Die vorstehend genannten Molekulargewichte der Polyacrylate und Polymethacrylate . sind als Zahlenmittel
Die erfindungsgemäße Methyl-melamin-vernetzte Überzugsmasse an hydroxyliertem Fluorpolymer ist ein vernetztes Polymer, das Fluor enthaltende Polymerketten aufweist, die eine Vielzahl von Sauerstoff/Methylmelamin-Bindungen tragen, wobei der Sauerstoff an ein Kohlenstoffatam im Gerüst der fluorhaltigen Polymerkette oder eine Seitenkette gebunden ist und das Kohlenstoffatom wenigstens ein Wasserstoffatom aufweist, wobei die Ketten wenigstens 20 Gew.% Fluor enthalten und durch die Sauerstoff-Methylmelamin-Bindungen vernetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß Fluor im Gerüst der Polymerkette angeordnet ist, wobei jede Polymerkette ein Einheitsgewicht von nicht mehr als 700 je Sauerstoffatom in der vernetzten O-Methylmelamin-Bindung besitzt und das Methylmelamin der Sauerstoff-melamin-Bindung folgende Formel aufweist:
Die Vernetzung der hydroxylierten Fluorpolymeren kann anstelle von Methylmelamin mit Polykieselsäure erfolgen. Es können auch beide Vernetzungsmöglichkeiten nebeneinander benutzt werden. Die mit Polykieselsäure vernetzten Fluorpolymeren sollen maximal 60 Gew.-% Siliziumdioxid, bezogen auf Gesamtgewicht aus Vernetzungsmittel und vernetztem Polymeren, enthalten.The hydroxylated fluoropolymers can be crosslinked with polysilicic acid instead of methylmelamine. Both networking options can also be used side by side. The fluoropolymers crosslinked with polysilicic acid should contain a maximum of 60% by weight of silicon dioxide, based on the total weight of crosslinking agent and crosslinked polymer.
Die Polymerkette des Methylmelamin-vernetzten Polymeren resultiert aus fluorhaltigen Monomereinheiten, vorzugsweise Tetrafluoräthylen oder Chlortrifluoräthylen und gegebenenfalls aus copolymerisierten fluorfreien,äthylenisch ungesättigten Monomereinheiten, wobei die Einheiten än Methylmelamin gebundenen Sauerstoff aufweisen.The polymer chain of the methylmelamine-crosslinked polymer results from fluorine-containing monomer units, preferably tetrafluoroethylene or chlorotrifluoroethylene and, if appropriate, from copolymerized fluorine-free, ethylenically unsaturated monomer units, the units having oxygen-bound methylmelamine.
Vorzugsweise lei-tet sich die fluorfreie,äthylenisch ungesättigte Monomereinheit von einem Hydroxyalkylvinyläther, z.B. Hydroxybutylvinyläther, 2-Hydroxypropylvinyläther oder 6-Hydroxyhexylvinyläther oder Vinylacetat ab.Preferably, the fluorine-free, ethylenically unsaturated monomer unit is derived from a hydroxyalkyl vinyl ether, e.g. Hydroxybutyl vinyl ether, 2-hydroxypropyl vinyl ether or 6-hydroxyhexyl vinyl ether or vinyl acetate.
Das Methylmelamin im Sinne der Erfindung leitet sich vorzugsweise von Hexa-(methoxy-methyl)-melamin oder Hexa-(cyclohexyloxymethyl)-melamin ab.The methylmelamine in the sense of the invention is preferably derived from hexa- (methoxy-methyl) -melamine or hexa- (cyclohexyloxymethyl) -melamine.
Das erfindungsgemäße Verbundsystem kann entweder klartransparente farblose als auch transparent- oder transluzent- oder gedeckt-eingefärbte Einzelkomponenten enthalten bzw. aus entsprechenden Schichten aufgebaut sein.The composite system according to the invention can either contain clear, colorless, transparent, translucent or opaque colored individual components or can be constructed from appropriate layers.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand der Beispiele näher beschrieben:The present invention is described in more detail below with the aid of the examples:
Herstellung einer Überzugslösung eines mit Methylmelamin vernetzten, hydroxylierten Fluorpolymeren.
- a) Herstellung des hydroxylierten Fluorpolymer In einem 8 1-Reaktor wurden 5500 ml tert. Butylalkohol, 26 g wasserfreies Kaliumcarbonat, 330 g 4-Hydroxybutylvinyläther, 0,9 g Azoisobutvrodinitril und 390 kg Tetrafluoräthylen gegeben und unter Rühren während 3,5 h auf 65 °C erhitzt, wobei währenddessen der Druck von einem Anfangswert von etwa 9,8 kg/cm2 auf 3,9 kg/cm2 abfiel.
- Nach dem Abkühlen wurde aus der klaren farblosen Lösung das weiße feste Copolymere durch Zugabe von Wasser ausgefällt. Nach Abfiltrieren, Waschen mit Wasser und Trocknen an der Luft wurde ein weißes festes Copolymeres mit einem Fluorgehalt von 35,5 % erhalten. Das Copolymere war in Methanol löslich.
- b) Herstellung der Uberzugslösung aus hydroxyliertem Fluorpolymer gemäß a) und Hexamethoxymethylmelamin.
- Zu 3.000 g einer 14,65 %igen Lösung des oben beschriebenen Copolymeren (a) in Methanol gab man 500 g Methylisoamylketon, 500 g Toluol, 1000 g Essigsäure, 146 g Hexamethoxymethylmelamin und 12 g einer 20 %igen p-Toluolaulfonsäurelösung in Isopropanol. Ferner wurden dieser Lösung 5 g Siliconöl zur Verhinderung des Orangenschaleneffektes und 20 g 2(2'-Hydrozy-5'-methylphenyl)-benzotriazol zur Stabilisierung gegen die Einwirkung von UV-Licht gegeben.
- a) Preparation of the hydroxylated fluoropolymer 5500 ml of tert were in an 8 1 reactor. Butyl alcohol, 26 g of anhydrous potassium carbonate, 330 g of 4-hydroxybutyl vinyl ether, 0.9 g of azoisobutvrodinitrile and 390 kg of tetrafluoroethylene were added and the mixture was heated to 65 ° C. with stirring for 3.5 h, during which time the pressure rose from an initial value of about 9.8 kg / cm2 dropped to 3.9 kg / cm 2 .
- After cooling, the white solid copolymer was precipitated from the clear colorless solution by adding water. After filtering, washing with water and drying in air, a white solid copolymer with a fluorine content of 35.5% was obtained. The copolymer was soluble in methanol.
- b) Preparation of the coating solution from hydroxylated fluoropolymer according to a) and hexamethoxymethylmelamine.
- To 3,000 g of a 14.65% solution of the copolymer (a) described above in methanol was added 500 g of methyl isoamyl ketone, 500 g of toluene, 1000 g of acetic acid, 146 g of hexamethoxymethylmelamine and 12 g of a 20% solution of p-toluenesulfonic acid in isopropanol. Furthermore, 5 g of silicone oil to prevent the orange peel effect and 20 g of 2 (2'-hydrozy-5'-methylphenyl) benzotriazole to stabilize against the action of UV light were added to this solution.
Herstellung einer Überzugslösung aus mit Polykieselsäurevernetzbarem, hydroxyliertem Fluorpolymer.Preparation of a coating solution from hydroxylated fluoropolymer crosslinkable with polysilica.
Es wurde eine hydrolysierte Äthylailikatlösung durch Behandlung von 100 g Tetraäthylorthosilikat mit 69,5 g wasserfreiem Äthanol und 22,5 g 0,1 n Chlorwasserstoffsäure hergestellt. Nach 24 stündigem Altern wurde ein 120 g-Anteil dieser Lösung mit 102 g Methylisoamylketon vermischt und bei 320 unter vermindertem Druck erhitzt, bis das Gewicht des Rückstandes 120 g betrug.A hydrolyzed ethyl silicate solution was prepared by treating 100 g of tetraethyl orthosilicate with 69.5 g of anhydrous ethanol and 22.5 g of 0.1 N hydrochloric acid. After aging for 24 hours, a 120 g portion of this solution was mixed with 102 g of methyl isoamyl ketone and heated at 32 ° under reduced pressure until the weight of the residue was 120 g.
Durch diese Maßnahme wurde der Hauptanteil des Aethanols entfernt, wobei eine Lösung aus Polykieselsäure in Methylisoamylketon zurückblieb. Der Siliziumdioxydgehalt wurde auf 15 % berechnet.This measure removed most of the ethanol, leaving a solution of polysilicic acid in methyl isoamyl ketone. The silicon dioxide content was calculated to be 15%.
Eine (Tetrafluoräthylen/4-Hydroxybutylvinyläther)/Silizium- dioxydüberzugsmasse (Verhältnis 60:40) wurde durch Vermischen von 200 g der obigen Polykieselsäurelösung mit 164g Tetrahydrofuran und 136 g einer 33 %igen Lösung des hydroxylierten Fluorpolymeren (a) in Methanol hergestellt.A (tetrafluoroethylene / 4-hydroxybutyl vinyl ether) / silicon dioxide coating composition (ratio 60:40) was prepared by mixing 200 g of the above polysilicic acid solution with 164 g of tetrahydrofuran and 136 g of a 33% solution of the hydroxylated fluoropolymer (a) in methanol.
Platten aus Polymethylmethacrylat mit einer Schichtdicke von 4,0 mm wurden während zwei Minuten in die oben unter Beispiel A beschriebene Lösung eingetaucht, mit etwa 15 cm/min herausgezogen und während einer Stunde bei 135° mit Hitze behandelt. Der erhaltene Überzug war hart, farblos, glänzend und transparent.Plates of polymethyl methacrylate with a layer thickness of 4.0 mm were immersed for two minutes in the solution described above under Example A, pulled out at about 15 cm / min and treated with heat for one hour at 135 °. The coating obtained was hard, colorless, glossy and transparent.
Der Überzug wies nach dem Aushärten eine Stärke von ca. 8 /u auf. Die Haftfestigkeit, gemessen mit der Gitterschnitt-Methode, betrug 100 %. Die Daten sind in der Tabelle 1 aufgeführt.The coating had a thickness of about 8 / u after curing. The adhesive strength, measured using the cross-cut method, was 100%. The data are listed in Table 1.
Zum Vergleich sind unbeschichtete Platten von 4,0 mm Dicke aus Polymethylmethacrylat ebenfalls gemessen worden. Die.Daten befinden sich in der Tabelle 1.For comparison, uncoated sheets of 4.0 mm thickness made of polymethyl methacrylate were also measured. The data are in Table 1.
-
2.1 Polycarbonat beschichtet mit eher Überzugslösung nach Beispiel A
- Beschichtet wurden Platten aus Polycarbonat auf Basis Bisphenol A mit einer relativen Lösungsviskosität (η rel.) nach DIN 7746 von 1,31 und einer Schichtdicke von 4,0 mm. Die Überzugslösung nach Beispiel A brachte man mit Hilfe eines Filmaufziehgerätes mit einer Geschwindigkeit von 40 cm/min auf. Der Überzug wurde 17 Stunden bei 135 °C gehärtet.
- Nach dem Aushärten wies der Überzug eine Stärke von ca. 12 /u auf. Die Eigenschaften sind in der Tabelle 1 enthalten.
- Sheets of polycarbonate based on bisphenol A were coated with a relative solution viscosity (η rel.) According to DIN 7746 of 1.31 and a layer thickness of 4.0 mm. The coating solution according to Example A was applied using a film applicator at a speed of 40 cm / min. The coating was cured at 135 ° C for 17 hours.
- After curing, the coating had a thickness of approximately 12 / u. The properties are shown in Table 1.
-
2.2 Polycarbonat beschichtet mit 1.) einer Überzugslösung nach Beispiel A als Grundierung und 2.) mit einer Überzugslösung nach Beispiel B als Finish.
- Platten aus Polycarbonat auf Basis Bisphenol A (ηrel = 1,31) mit einer Dicke von 4,0 mm wurden 2 min in die Überzugslösung gemäß Beispiel A getaucht, mit 30 cm/min herausgezogen und 30 min bei 160 °C zu einem Grundierüberzug gehärtet. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurden die Platten 2 min in die Überzugslösung gemäß Beispiel B ein- getaucht, mit 30 cm/min-Geschwindigkeit herausgenommen bei 160 °C über 2 h gehärtet. Die Prüfergebnisse sind in der Tabelle 1 enthalten.
- Zum Vergleich zu den Beispielen 2.1 und 2.2 wurden gleichartige unbeschichtete Polycarbonatplatten ebenfalls untersucht (Ergebnis siehe. Tabelle 1).
- Polycarbonate sheets based on bisphenol A (η rel = 1.31) with a thickness of 4.0 mm were immersed in the coating solution according to Example A for 2 min, and were drawn out at 30 cm / min pulled and cured to a primer coat at 160 ° C for 30 min. After cooling to room temperature, the plates were immersed in the coating solution according to Example B for 2 min, taken out at a speed of 30 cm / min and cured at 160 ° C. for 2 h. The test results are shown in Table 1.
- For comparison to Examples 2.1 and 2.2, similar uncoated polycarbonate sheets were also investigated (see Table 1 for the result).
Platten aus Polycarbonat auf Basis Bisphenol A (ηrel= 1,31) von 4,0 mm Schichtdicke wurden 2 min. lang in folgende Überzugslösung getaucht:
- 25 Gew.% Polymethylmethacrylat
- 30 Gew.% Toluol
- 30 Gew.% 1,2-Dichloräthan
- 15 Gew.% Methyl-äthyl-keton.
- 25% by weight of polymethyl methacrylate
- 30% by weight toluene
- 30% by weight 1,2-dichloroethane
- 15% by weight of methyl ethyl ketone.
Nach langsamem Herausziehen der Platten aus der Lösung ließ man diese über 24 h bei Raumtemperatur ablüften und dann 2 h bei 105 °C härten. Nach dem Abkühlen wurden die Eigenschaften ermittelt. Sie sind in Tabelle 1 aufgeführt.After slowly pulling the plates out of the solution, they were allowed to flash off at room temperature for 24 hours and then cured at 105 ° C. for 2 hours. After cooling, the properties were determined. They are listed in Table 1.
Nach Beispiel 3 beschichtete Polycarbonatplatten wurden 2 min lang in die Überzugslösung gemäß Beispiel A getaucht, mit einer Geschwindigkeit von 40 cm/min aus der Lösung genommen und 1 h bei 135 °C gehärtet. Der erhaltene Überzug war hart, farblos, transparent und von hohem Glanz. Die Prüfergebnisse befinden sich in Tabelle 1.Polycarbonate sheets coated according to Example 3 were immersed in the coating solution according to Example A for 2 minutes, removed from the solution at a rate of 40 cm / min and cured at 135 ° C. for 1 hour. The coating obtained was hard, colorless, transparent and of high gloss. The test results are in Table 1.
Die Herstellung des Laminates aus Polymethylmethacrylat/Polycarbonat/Polymethacrylat erfolgte während der Extrusion von Polycarbonat auf Basis Bisphenol A (q rel. 1,31) bei einer Schmelztemperatur von 2d0 °C über eine Breitschlitzdüse. Folien aus Polymethylmethacrylat mit einer Schichtdicke von 0,025 mm wurden mit Hilfe von Rollen so auf die Oberflächen der extrudierten Polycarbonatplatte aufgebracht, daß eine kontinuierliche Herstellung möglich wurde. Dies wurde dadurch erreicht, daß die 4,0 mm dicke PC-Platte und die beiden Folien aus Polymethylmethacrylat so durch den Walzenspalt eines Walzenpaares geführt wurden, daß die Folien die beiden äußeren Oberflächen der Polycarbonat-Platte bedeckten. Die Temperatur der Walzen war auf 60 °C eingestellt; die Temperatur der extrudierten Polycarbonatplatte betrug am Zusammenfluß 160 °C und der Druck der beiden Walzen gegeneinander 1,4 kg/cm.The laminate made of polymethyl methacrylate / polycarbonate / polymethacrylate was produced during the extrusion of polycarbonate based on bisphenol A (q rel. 1.31) at a melting temperature of 2 ° C via a slot die. Polymethyl methacrylate films with a layer thickness of 0.025 mm were applied to the surfaces of the extruded polycarbonate sheet with the aid of rollers in such a way that continuous production was possible. This was achieved in that the 4.0 mm thick PC plate and the two polymethyl methacrylate films were passed through the nip of a pair of rolls in such a way that the films covered the two outer surfaces of the polycarbonate plate. The temperature of the rollers was set at 60 ° C; the temperature of the extruded polycarbonate sheet at the confluence was 160 ° C. and the pressure of the two rollers against each other was 1.4 kg / cm.
Die so hergestellten Laminate wurden geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.The laminates produced in this way were tested. The results are shown in Table 1.
Laminate wie oben beschrieben,wurden 2 min in die Überzugslösung gemäß Beispiel A getaucht, mit einer Geschwindigkeit von 15 cm/min aus der Lösung genommen und 1 h bei 135 °C gehärtet.Laminates as described above were immersed in the coating solution according to Example A for 2 minutes, removed from the solution at a rate of 15 cm / min and cured at 135 ° C. for 1 hour.
Die Prüfergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.The test results are shown in Table 1.
Die Herstellung eines derartigen Laminates aus Polycarbonat auf Basis Bisphenol A (ηrel. = 1,31) erfolgte wie im Beispiel 5 beschrieben. Die extrudierte Polycarbonatplatte hatte eine Dicke von 4,0 mm; die Folie aus Polymethylmethacrylat hatte eine Dicke von 0,05 mm. Platte und Folie wurden durch den gleiche Walzenspalt gegeben.Such a laminate of polycarbonate based on bisphenol A (ηrel. = 1.31) was produced as described in Example 5. The extruded polycarbonate sheet was 4.0 mm thick; the polymethyl methacrylate film had a thickness of 0.05 mm. The plate and film were passed through the same nip.
So hergestellte Platten wurden auf der Polymethylmethacrylatseite mit Hilfe eines Filmaufziehgerätes mit der Uberzugslösung des Beispiels A beschichtet. Die Abziehgeschwindigkeit betrug 40 cm/Min. Anschließend wurde die Beschichtung 1 Std. bei 135°C ausgehärtet.Plates produced in this way were coated on the polymethyl methacrylate side with the coating solution of Example A using a film applicator. The peeling speed was 40 cm / min. The coating was then cured at 135 ° C. for 1 hour.
Die oben beschriebene laminierte unbeschichtete und die laminierte beschichtete Platten wurden untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle enthalten.The laminated uncoated and the laminated coated plates described above were examined. The results are shown in the table.
Eine Folie aus Polymethylmethacrylat von 1,0 mm Dicke wurde mit Hilfe eines Filmaufziehgerätes mit der überzugslösung des Beispiels A beschichtet. Die Abziehgeschwindigkeit betrug 15 cm pro min. Anschließend härtete man die Beschichtung 1 h bei 135 °C. Die so beschichteten Folien wurden zu 15 x 20 cm großen Stücken geschnitten. Polycarbonatplatten von 4,0 mm Dicke und gleichen Flächenmaßen wurden in einer Heißsiegelpresse so mit den Acrylatfolien einseitig verbunden, daß die Beschichtung nach außen wies.A film of polymethyl methacrylate 1.0 mm thick was coated with the coating solution of Example A using a film applicator. The peeling speed was 15 cm per min. The coating was then cured at 135 ° C. for 1 hour. The films coated in this way were cut into 15 × 20 cm pieces. Polycarbonate sheets with a thickness of 4.0 mm and the same area dimensions were connected on one side to the acrylate foils in a heat sealing press in such a way that the coating was facing outwards.
Der Verbund wurde unter folgenden Bedingungen erreicht: Temperatur: 160 °C; Druck: 35 kg/cm2; Dauer: 5 min.The bond was achieved under the following conditions: temperature: 160 ° C; Pressure: 35 kg / cm2; Duration: 5 min.
Nach dem Abkühlen prüfte man die Verbundplatten auf ihre Eigenschaften. Die Werte sind in Tabelle 1 enthalten.After cooling, the properties of the composite panels were checked. The values are shown in Table 1.
Erläuterungen zu den Angaben in der Tabelle 1
- 1. Kratzfestigkeit - Stahlwolletest
- Die Kratzfestigkeit der Überzüge gegenüber Stahlwolle wurde dadurch bestimmt, daß ein kleiner Bausch (1-2 cm2) Stahlwolle 20mal über die gleiche Fläche des Überzugs unter Anwendung einer Kraft von 250-300 g je Quadratzentimeter des Stahlwollebausches hin und her gerieben wird. Der Überzug wird dann hinsichtlich der Verkratzung untersucht und wie folgt bewertet:
- 2. Kratzfestigkeit - Siliciumcarbid-Falltest (ASTM-D-613-44)
- Die Kratzfestigkeit nach dem Siliciumcarbid-Falltest wurde dadurch bestimmt, daß zunächst die Trübung nach ASTM D 1003 gemessen wurde und nach Berieselung der Probekörper-Oberflächen mit 1000 g Siliciumcarbidkörnern aus 63 cm Höhe die Trübung nochmals ermittelt wurde. Angegeben in der Tabelle ist die Differenz der Trübungs-Werte.
- 3. Die Haftfestigkeit der Überzüge wurde mit Hilfe des Gitterschnitt-Testes ermittelt (DIN 5315).
- 4. Die Wetterfestigkeit der Überzüge wurde mit Hilfe eines Kohlebogen-Bewitterungsgerätes (ASTM E-42-57) ermittelt. Vor und nach einer 2.000ständigen künstlichen Bewitterung wurden Kratzfestigkeit und Haftfestigkeit der Überzüge gemessen.
- 5. Die Lichtdurchlässigkeit wurde nach DIN 5036 ermittelt.
- 6. Die Schlagzähigkeit wurde nach DIN 53 453 an 6 mm breiten Prüfkörpern gemessen, die aus den 4 mm dicken Platten herausgearbeitet wurden. Je 12 Prüfkörper wurden gemessen und die Werte ermittelt. Bei einseitig beschichteten Prüfkörpern lag die Beschichtung während der Prüfung in der Zugzone.
- 1. Scratch resistance - steel wool test
- The scratch resistance of the coatings against steel wool was determined by rubbing a small pad (1-2 cm 2 ) of steel wool back and forth 20 times over the same area of the coating using a force of 250-300 g per square centimeter of the steel wool pad. The coating is then examined for scratching and rated as follows:
- 2. Scratch Resistance - Silicon Carbide Drop Test (ASTM-D-613-44)
- The scratch resistance after the silicon carbide drop test was determined by first measuring the haze according to ASTM D 1003 and, after sprinkling the specimen surfaces with 1000 g of silicon carbide grains from a height of 63 cm, the haze was determined again. The difference in the turbidity values is given in the table.
- 3. The adhesive strength of the coatings was determined using the cross cut test (DIN 5315).
- 4. The weather resistance of the coatings was determined using a carbon sheet weathering device (ASTM E-42-57). The scratch resistance and adhesive strength of the coatings were measured before and after 2,000 hours of artificial weathering.
- 5. The light transmission was determined according to DIN 5036.
- 6. The impact strength was measured according to DIN 53 453 on 6 mm wide test specimens which were worked out from the 4 mm thick plates. 12 test specimens each were measured and the values determined. With test specimens coated on one side, the coating lay in the tensile zone during the test.
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