WO2004069904A1 - Water-spreading, scratch-resistant, and self-cleaning plastic body and method for the production thereof - Google Patents

Water-spreading, scratch-resistant, and self-cleaning plastic body and method for the production thereof Download PDF

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WO2004069904A1
WO2004069904A1 PCT/EP2003/013866 EP0313866W WO2004069904A1 WO 2004069904 A1 WO2004069904 A1 WO 2004069904A1 EP 0313866 W EP0313866 W EP 0313866W WO 2004069904 A1 WO2004069904 A1 WO 2004069904A1
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coating
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plastic
water
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PCT/EP2003/013866
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Thomas Hasskerl
Patrick Becker
Rolf Neeb
Ghirmay Seyoum
Egbert Schöla
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Röhm GmbH & Co. KG
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    • C08J7/04Coating
    • C08J7/056Forming hydrophilic coatings

Definitions

  • the present invention relates to water-spreading, scratch-resistant and self-cleaning plastic bodies and processes for their production.
  • Self-cleaning bodies become superhydrophilic when exposed to UV light in the presence of water and are able to break down organic dirt down to carbon dioxide and water. This ability of the surface is generally achieved by the photocatalytic effect of titanium dioxide, which can be fixed on solid supports and, for example, can be firmly bonded to the substrate by baking at high temperatures.
  • titanium dioxide which can be fixed on solid supports and, for example, can be firmly bonded to the substrate by baking at high temperatures.
  • silicate glasses for self-cleaning windows as described in EP 850 203 B1 by Rhodia Chemie.
  • Plastic substrates such as Acrylic glass or polycarbonate, which are used extensively as glazing material or for transparent noise barriers, should be as transparent and clean as possible for aesthetic reasons in order to give passengers on a train or motorists a clear view of the surrounding landscape. They are used primarily on bridges but also to loosen monotonous concrete noise barriers and are intended to help reduce driver fatigue.
  • Plastic bodies provided with self-cleaning siloxane coatings are also known.
  • Such substrates usually have a double layer of siloxane with different compositions, only the outer layer containing a photocatalytically active additive, for example Ti0 2 in anatase or brookite modification.
  • the publication EP-A-1 022 318 describes coated plastic plates which have a photocatalytically active layer.
  • Such thin coatings show only a very low scratch resistance.
  • plastic bodies only become hydrophilic when irradiated with sunlight. Accordingly, these coatings show no or only very low hydrophilic properties at night or in the case of very heavy cloud cover, so that rainwater containing dirt can lead to the known contaminants which are formed from the residues of the raindrops. It should be noted here that contamination leads to a shielding of the self-cleaning coating, so that the dirt can take off over time, since the UV light does not penetrate to the Ti0 2 particles.
  • Another object of the invention was that the plastic body have a high durability, in particular a high resistance to UV radiation or weathering.
  • the invention was based on the object of providing scratch-resistant, self-cleaning plastic bodies which can be produced particularly easily.
  • substrates which can be obtained by extrusion, injection molding and by casting processes should be able to be used for the production of the plastic bodies.
  • Another object of the present invention was to provide scratch-resistant, self-cleaning and water-spreading plastic bodies which have excellent mechanical properties. This property is particularly important for applications in which the plastic body is said to have high stability against impact.
  • the plastic body should have particularly good optical properties.
  • Another object of the present invention was to provide plastic bodies which can be easily adapted in size and shape to the requirements. These tasks are solved as well as others, which are not named literally, but which can be derived as a matter of course from the contexts discussed here, or which inevitably result from these, by the plastic bodies described in claim 1. Expedient modifications of the plastic body according to the invention are protected in the dependent claims referring back to claim 1.
  • claim 25 provides a solution to the underlying problem.
  • a siloxane coating (a) is applied and cured to a plastic substrate, b) the polar portion of the surface energy of the cured siloxane coating is increased to a value of at least 10 mN / m and c) a photocatalytically active Ti0 2 particle containing coating (b) applies and cures and d) a water-spreading, inorganic coating (c) applies and cures, it is possible to provide self-cleaning plastic bodies that have self-cleaning properties and are permanently hydrophilic.
  • the plastic bodies of the present invention are very insensitive to the formation of scratches on the surface.
  • the plastic bodies according to the invention show a high resistance to UV radiation.
  • plastic bodies show a high level of self-cleaning when exposed to UV radiation.
  • the plastic bodies spread water without UV radiation.
  • the formation of drop-shaped residues can be reliably avoided.
  • Uniform, low soiling, which could be formed over time, is therefore reduced by UV light due to the self-cleaning effect of the photocatalytic layer.
  • the contamination of the plastic bodies according to the invention is in many cases less than that of plastic bodies which have only a self-cleaning coating but no permanently effective water-spreading coating. This is especially true in seasons with little sunlight.
  • plastic bodies of the present invention can be produced particularly inexpensively without the need to use expensive additives.
  • the present invention enables the production of self-cleaning, water-spreading coatings on plastic substrates already coated with siloxanes. This has the particular advantage that plates can be removed from the production of plastic bodies which are provided with scratch-resistant coatings and can later be provided with further coatings which have self-cleaning or water-spreading properties.
  • the scratch resistant plastic bodies of the present invention can be adapted to certain requirements.
  • the size and shape of the plastic body can be varied over a wide range without impairing the excellent properties.
  • the present invention also provides plastic bodies with excellent optical properties.
  • the scratch-resistant plastic bodies of the present invention have good mechanical properties.
  • plastic bodies according to the invention can be obtained by coating plastic substrates.
  • Plastic substrates suitable for the purposes of the present invention are known per se.
  • Such substrates include in particular polycarbonates, polystyrenes, polyesters, for example polyethylene terephthalate (PET), which can also be modified with glycol, and polybutylene terephthalate (PBT), cycloolefinic polymers (COC) and / or poly (meth) acrylates.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • COC cycloolefinic polymers
  • Poly (meth) acrylates with poly (meth) acrylates being particularly preferred.
  • Polycarbonates are known in the art. Polycarbonates can be considered formally as polyesters from carbonic acid and aliphatic or aromatic dihydroxy compounds. They are easily accessible by reacting diglycols or bisphenols with phosgene or carbonic acid diesters in polycondensation or transesterification reactions.
  • bisphenols include, in particular, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol A), 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) butane (bisphenol B), 1,1-bis (4-hydroxyphenyl ) cyclohexane (bisphenol C), 2,2'-methylene diphenol (bisphenol F), 2,2-bis (3,5-dibromo-4-hydroxyphenyl) propane (tetrabromobisphenol A) and 2,2-bis (3,5- dimethyl-4-hydroxyphenyl) propane (tetramethylbisphenol A).
  • Such aromatic polycarbonates are usually produced by interfacial polycondensation or transesterification, details of which are given in Encycl. Polym. Be. Engng. 11, 648-718.
  • the bisphenols are emulsified as an aqueous, alkaline solution in inert organic solvents, such as, for example, methylene chloride, chlorobenzene or tetrahydrofuran, and reacted with phosgene in a step reaction.
  • inert organic solvents such as, for example, methylene chloride, chlorobenzene or tetrahydrofuran
  • Amines are used as catalysts
  • phase transfer catalysts are also used for sterically hindered bisphenols.
  • the resulting polymers are soluble in the organic solvents used.
  • the properties of the polymers can be varied widely by the choice of the bisphenols. If different bisphenols are used at the same time, block polymers can also be built up in multi-stage polycondensation.
  • Cycloolefinic polymers are polymers that can be obtained using cyclic olefins, in particular polycyclic olefins.
  • Cyclic olefins include, for example, monocyclic olefins, such as cyclopentene, cyclopentadiene, cyclohexene, cycloheptene, cyclooctene and alkyl derivatives of these monocyclic olefins having 1 to 3 carbon atoms, such as methyl, ethyl or propyl, such as methylcyclohexene or dimethylcyclohexene, and acrylate and / or methacrylate derivatives of these Links.
  • cycloalkanes with olefinic side chains can also be used as cyclic olefins, such as, for example, cyclopentyl methacrylate.
  • Bridged polycyclic olefin compounds are preferred. These polycyclic olefin compounds can have the double bond both in the ring, these are bridged polycyclic cycloalkenes, and in side chains. These are vinyl derivatives, allyloxycarboxy derivatives and (meth) acryloxy derivatives of polycyclic cycloalkane compounds. These compounds may also have alkyl, aryl or aralkyl substituents.
  • Exemplary polycyclic compounds are, without being restricted thereby, bicyclo [2.2.1] hept-2-ene (norbomene), bicyclo [2.2.1] hept-2,5-diene (2,5-norbornadiene), ethyl -bicyclo [2.2.1] hept-2-ene (ethyl norbomen), ethylidene bicyclo [2.2.1] hept-2-ene (ethylidene-2-norbomen), phenylbicyclo [2.2.1] hept-2-ene, bicyclo [4.3 .0] nona-3,8-diene, tricyclo [4.3.0.1 2 ' 5 ] -3-decene, tricyclo [4.3.0.1 2 ' 5 ] -3,8-decen- (3,8-dihydrodicyclopentadiene), tricyclo [4.4.0.1 2.5 ] -3-undecene, tetracyclo [4.4
  • the cycloolefinic polymers are produced using at least one of the cycloolefinic compounds described above, in particular the polycyclic hydrocarbon compounds.
  • other olefins which can be copolymerized with the aforementioned cycloolefinic monomers can be used in the preparation of the cycloolefinic polymers. These include ethylene, propylene, isoprene, butadiene, methyl pentene, styrene and vinyl toluene.
  • Most of the aforementioned olefins, especially the cycloolefins and polycycloolefins can be obtained commercially.
  • many cyclic and polycyclic olefins are available through Diels-Alder addition reactions.
  • the cycloolefinic polymers can be prepared in a known manner, as described in Japanese Patents 11818/1972, 43412/1983, 1442/1986 and 19761/1987 and Japanese Patent Laid-Open Nos. 75700/1975, 129434/1980, 127728/1983, 168708/1985, 271308/1986, 221118/1988 and 180976 / 1990 and in European patent applications EP-A-0 6 610 851, EP-A-0 6485 893, EP-A-0 640787 ⁇ and EP-A-0 6 688 801.
  • the cycloolefinic polymers can be polymerized in a solvent, for example, using aluminum compounds, vanadium compounds, tungsten compounds or boron compounds as a catalyst.
  • the polymerization can take place with ring opening or with opening of the double bond.
  • cycloolefinic polymers by radical polymerization, using light or an initiator as a radical generator.
  • This type of polymerization can take place both in solution and in bulk.
  • Another preferred plastic substrate comprises poly (meth) acrylates. These polymers are generally obtained by free-radical polymerization of mixtures which contain (meth) acrylates.
  • the term (meth) acrylates encompasses methacrylates and acrylates and mixtures of the two.
  • (Meth) acrylates derived from saturated alcohols such as, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate,
  • Aryl (meth) acrylates such as benzyl (meth) acrylate or
  • Phenyl (meth) acrylate where the aryl radicals can in each case be unsubstituted or substituted up to four times;
  • Cycloalkyl (meth) acrylates such as 3-vinylcyclohexyl (meth) acrylate,
  • Glycol di (meth) acrylates such as 1,4-butanediol di (meth) acrylate,
  • Pentaerythritol tri (meth) acrylate Pentaerythritol tri (meth) acrylate.
  • these mixtures contain at least 40% by weight, preferably at least 60% by weight and particularly preferably at least 80% by weight, based on the weight of the monomers, of methyl methacrylate.
  • compositions to be polymerized can also have further unsaturated monomers which are copolymerizable with methyl methacrylate and the aforementioned (meth) acrylates.
  • 1-alkenes such as 1-hexene, 1-heptene
  • branched alkenes such as vinylcyclohexane, 3,3-dimethyl-1-propene, 3-methyl-1-diisobutylene, 4-methylpentene-1;
  • Styrene substituted styrenes with an alkyl substituent in the side chain, such as. B. ⁇ -methylstyrene and ⁇ -ethylstyrene, substituted styrenes with an alkyl substituent on the ring, such as vinyltoluene and p-methylstyrene, halogenated styrenes such as monochlorostyrenes, dichlorostyrenes, tribromostyrenes and tetrabromostyrenes;
  • Heterocyclic vinyl compounds such as 2-vinylpyridine, 3-vinylpyridine, 2-methyl-5-vinylpyridine, 3-ethyl-4-vinylpyridine, 2,3-dimethyl-5-vinylpyridine, vinylpyrimidine, vinylpiperidine, 9-vinylcarbazole, 3-vinylcarbazole, 4-vinylcarbazole, 1-vinylimidazole, 2-methyl-1-vinylimidazole, N-vinylpyrrolidone, 2-vinylpyrrolidone, N-vinylpyrrolidine, 3-vinylpyrrolidine, N-vinylcaprolactam, N-vinylbutyrolactam, vinyloxolane, vinylfuran, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene,
  • Maleic acid derivatives such as maleic anhydride, methyl maleic anhydride, maleimide, methyl maleimide; and dienes such as divinylbenzene.
  • these comonomers are used in an amount of 0 to 60% by weight, preferably 0 to 40% by weight and particularly preferably 0 to 20% by weight, based on the weight of the monomers, the compounds being used individually or can be used as a mixture.
  • the polymerization is generally started with known radical initiators.
  • the preferred initiators include, among others, the azo initiators well known in the art, such as AIBN and 1, 1-azobiscyclohexane carbonitrile, and also peroxy compounds, such as methyl ethyl ketone peroxide, acetylacetone peroxide, dilauryl peroxide, tert-butyl per-2-ethylhexanoate, ketone peroxide, methyl isobutyl ketone peroxide, and cyclohexyl peroxide , tert-butyl peroxybenzoate, tert-butyl peroxyisopropyl carbonate, 2,5-bis (2-ethylhexanoyl-peroxy) -2,5- dimethylhexane, tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate, tert-butylperoxy-3,5,5-trimethylhexanoate,
  • These compounds are often used in an amount of 0.01 to 3% by weight, preferably 0.05 to 1% by weight, based on the weight of the monomers.
  • the aforementioned polymers can be used individually or as a mixture.
  • Various polycarbonates, poly (meth) acrylates or cycloolefinic polymers can also be used here, which differ, for example, in molecular weight or in the monomer composition.
  • the plastic substrates according to the invention can be produced, for example, from molding compositions of the aforementioned polymers.
  • Thermoplastic molding processes such as extrusion or injection molding, are generally used here.
  • the weight average molecular weight M w of the homopolymers and / or copolymers to be used according to the invention as a molding composition for the production of the plastic substrates can vary within wide limits, the molecular weight usually being matched to the intended use and processing mode of the molding composition. In general, however, it is in the range between 20,000 and 1,000,000 g / mol, preferably 50,000 to 500,000 g / mol and particularly preferably 80,000 to 300,000 g / mol, without any limitation. This size can be determined, for example, by means of gel permeation chromatography.
  • the plastic substrates can be produced by casting chamber processes.
  • suitable (meth) acrylic mixtures are given in a mold and polymerized.
  • Such (meth) acrylic mixtures generally have the (meth) acrylates set out above, in particular methyl methacrylate.
  • the (meth) acrylic mixtures can contain the copolymers set out above and, in particular for adjusting the viscosity, polymers, in particular poly (meth) acrylates.
  • the weight average molecular weight M w of the polymers produced by casting chamber processes is generally higher than the molecular weight of polymers used in molding compositions. This results in a number of known advantages.
  • the weight average molecular weight of polymers which are produced by casting combs is in the range from 500,000 to 10,000,000 g / mol, without any intention that this should impose any restriction.
  • Preferred plastic substrates made by the casting chamber process can be obtained commercially from Cyro Inc. USA under the trade name ⁇ Acrylite.
  • the molding compositions to be used for the production of the plastic substrates and the acrylic resins can contain customary additives of all kinds. These include, among others, antistatic agents, antioxidants, mold release agents, flame retardants, lubricants, Dyes, flow improvers, fillers, light stabilizers and organic phosphorus compounds, such as phosphites, phosphorinanes, phospholanes or phosphonates, pigments, weathering protection agents and plasticizers.
  • additives include, among others, antistatic agents, antioxidants, mold release agents, flame retardants, lubricants, Dyes, flow improvers, fillers, light stabilizers and organic phosphorus compounds, such as phosphites, phosphorinanes, phospholanes or phosphonates, pigments, weathering protection agents and plasticizers.
  • additives include, among others, antistatic agents, antioxidants, mold release agents, flame retardants, lubricants, Dyes, flow improvers, fillers, light stabilizers and organic phosphorus compounds,
  • molding compositions which comprise poly (meth) acrylates are commercially available under the trade name Acrylite® from Cyro Inc. USA.
  • Preferred molding compositions comprising cycloolefinic polymers can be obtained under the trade names ⁇ Topas from Ticona and ⁇ Zeonex from Nippon Zeon.
  • Polycarbonate molding compositions are available, for example, under the trade name ®Makrolon from Bayer or ®Lexan from General Electric.
  • the plastic substrate particularly preferably comprises at least 80% by weight, in particular at least 90% by weight, based on the total weight of the substrate, of poly (meth) acrylates, polycarbonates and / or cycloolefinic polymers.
  • the plastic substrates particularly preferably consist of polymethyl methacrylate, it being possible for the polymethyl methacrylate to contain customary additives.
  • plastic substrates can have an impact strength according to ISO 179/1 of at least 10 kJ / m 2 , preferably at least 15 kJ / m 2 .
  • the shape and size of the plastic substrate are not essential to the present invention.
  • plate-shaped or tabular substrates are often used, which have a thickness in the range from 1 mm to 200 mm, in particular 5 to 30 mm.
  • these can be activated by suitable methods in order to improve the adhesion.
  • the plastic substrate can be treated with a chemical and / or physical method, the respective method being dependent on the plastic substrate.
  • the plastic bodies of the present invention are first provided with a siloxane coating, which protects the plastic substrate against the photocatalytic degradation by the photocatalytically active coating containing TiO 2 (b).
  • Scratch-resistant siloxane lacquers which can be used to produce the coating (a) are known per se and are used to finish polymeric glazing materials. Due to their inorganic character, they are characterized by good resistance to UV radiation and weather influences. The production of such paints is described, for example, in EP-A-0 073911. Among other things, varnishes that contain water and / or alcohol as a solvent in addition to the siloxane condensation products are common.
  • siloxane lacquers can be produced, inter alia, by condensation or hydrolysis of organic silicon compounds of the general formula
  • the expression "a group having 1 to 20 carbon” denotes residues of organic compounds with 1 to 20 carbon atoms. It includes alkyl, cycloalkyl, aromatic groups, alkenyl groups and alkynyl groups with 1 to 20 carbon atoms, as well as heteroalipatic and heteroaromatic groups which, in addition to carbon and hydrogen atoms, have in particular oxygen, nitrogen, sulfur and phosphorus atoms.
  • the groups mentioned can be branched or non-branched, the radical R 1 being substituted or unsubstituted.
  • the substituents include in particular halogens, groups having 1 to 20 carbon, nitro, sulfonic acid, alkoxy, cycloalkoxy, alkanoyl, alkoxycarbonyl, sulfonic acid ester, sulfinic acid, sulfinic acid ester, thiol, cyanide, epoxy, (Meth) acryloyl, amino and hydroxy groups.
  • halogen denotes a fluorine, chlorine, bromine or iodine atom.
  • the preferred alkyl groups include the methyl, ethyl, propyl, isopropyl, 1-butyl, 2-butyl, 2-methylpropyl, tert-butyl, pentyl, 2-methylbutyl, 1, 1 -Dimethylpropyl, hexyl, heptyl, octyl, 1, 1, 3,3-tetramethylbutyl, nonyl, 1-decyl, 2-decyl, undecyl, dodecyl, pentadecyl and the eicosyl group ,
  • the preferred cycloalkyl groups include the cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl and the cyclooctyl group, which are optionally substituted by branched or unbranched alkyl groups.
  • the preferred alkenyl groups include the vinyl, allyl, 2-methyl-2-propene, 2-butenyl, 2-pentenyl, 2-decenyl and the 2-eicosenyl groups.
  • the preferred alkynyl groups include the ethynyl, propargyl, 2-methyl-2-propyne, 2-butynyl, 2-pentynyl and the 2-decynyl group.
  • the preferred alkanoyl groups include the formyl, acetyl, propionyl, 2-methylpropionyl, butyryl, valeroyl, pivaloyl, hexanoyl, decanoyl and dodecanoyl groups.
  • the preferred alkoxycarbonyl groups include the methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, propoxycarbonyl, butoxycarbonyl, tert-butoxycarbonyl, hexyloxycarbonyl, 2-methylhexyloxycarbonyl, decyloxycarbonyl or dodecyloxycarbonyl group.
  • the preferred alkoxy groups include the methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, tert-butoxy, hexyloxy, 2-methylhexyloxy, decyloxy or dodecyloxy group.
  • the preferred cycloalkoxy groups include cycloalkoxy groups whose hydrocarbon radical is one of the preferred cycloalkyl groups mentioned above.
  • the preferred heteroaliphatic groups include the abovementioned preferred cycloalkyl radicals in which at least one carbon unit has been replaced by O, S or a group NR 8 and R 8 is hydrogen, an alkyl having 1 to 6 carbon atoms and one having 1 to 6 carbon atoms Alkoxy or an aryl group means.
  • aromatic groups denote residues of mono- or polynuclear aromatic compounds with preferably 6 to 14, in particular 6 to 12, carbon atoms.
  • Heteroaromatic groups characterize aryl radicals, in which at least one CH group is represented by N is replaced and / or at least two adjacent CH groups are replaced by S, NH or O.
  • Aromatic or heteroaromatic groups preferred according to the invention are derived from benzene, naphthalene, biphenyl, diphenyl ether, diphenylmethane, diphenyldimethylmethane, bisphenone, diphenylsulfone, thiophene, furan, pyrrole, thiazole, oxazole, imidazole, isothiazole, isoxazole, 3,4-oxazole, pyrazole , 2,5-diphenyl-1, 3,4-oxadiazole, 1, 3,4-thiadiazole, 1, 3,4-triazole, 2,5-diphenyl-1, 3,4-triazole, 1, 2.5 Triphenyl-1, 3,4-triazole, 1, 2,4-oxadiazole, 1, 2,4-thiadiazole, 1, 2,4-triazole, 1, 2,3-triazole, 1, 2,3,4 -Tetrazole, benzo [b] thiophene, be
  • Preferred radicals R 1 can be represented by the formulas (II),
  • R 2 is methyl or hydrogen and r represents a number from 1 to 6.
  • the radical R 1 very particularly preferably represents a methyl or ethyl group.
  • the alkyl radical of the alkoxy group preferably likewise being represented by the formulas (II), (III) or (IV) can be represented.
  • Group X is preferably a methoxy or ethoxy radical or a bromine or chlorine atom.
  • These compounds can be used individually or as a mixture to produce siloxane paints.
  • chains or branched siloxanes are formed from the silane compounds of the formula (I) by hydrolysis or condensation.
  • At least 60% by weight, in particular at least 80% by weight, of the silane compounds used preferably have at least three alkoxy groups or halogen atoms, based on the weight of the condensable silanes.
  • Tetraalkoxysilanes include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetra-i-propoxysilane and tetra-n-butoxysilane;
  • Trialkoxysilanes include methyl-trimethoxysilane, methyl-triethoxysilane, ethyl-trimethoxysilane, n-propyl-trimethoxysilane, n-propyl-triethoxysilane, i-propyl-triethoxysilane, i-propyl-trimethoxysilane, i-propyl-tripropoxysilane, n-butyl-triethoxysilane, n-pentyl-trimethoxysilane, n-hexyl-trimethoxysilane, n-heptyl-trimethoxysilane,
  • Dialkoxysilanes include dimethyldimethoxysilane, dimethyl-diethoxysilane, diethyl-dimethoxysilane, diethyl-diethoxysilane, di-n-propyl-dimethoxysilane, di-n-propyldiethoxysilane, di-i-propyl-dimethoxysilane, di-n-propylane diet butyl-dimethoxysilane, di-n-butyldiethoxysilane, di-n-pentyl-dimethoxysilane, di-n-pentyl-diethoxysilane, di-n-hexyl-dimethoxysilane, di-n-hexyl-diethoxysilane, di-n-peptyl- dimethoxysilane, di-n-peptyl-diethoxysilane, di-n-octyl-dimethoxysilane, di-n
  • Methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane and ethyltriethoxysilane are particularly preferred.
  • the proportion of these particularly preferred alkyl trialkoxysilanes is at least 80% by weight, in particular at least 90% by weight, based on the weight of the silane compounds used.
  • siloxane paints which contain colloidally dissolved SiO 2 particles.
  • Such solutions can be obtained by the sol-gel process, in particular tetraalkoxysilanes and / or tetrahalosilanes being condensed.
  • Water-containing coating compositions are usually prepared from the abovementioned silane compounds by hydrolysing organosilicon compounds with an amount of water sufficient for the hydrolysis, ie> 0.5 mol of water per mole of the groups intended for the hydrolysis, for example alkoxy groups, preferably with acid catalysis.
  • acids which can be added are inorganic acids, such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, etc., or organic acids, such as carboxylic acids, organic sulfonic acids, etc., or acidic ion exchangers, the pH of the hydrolysis reaction generally being between 2 and 4, 5, preferably 3. In general, an increase in temperature is evident after the reactants have been combined.
  • reaction time is usually relatively short, it is usually less than one hour, for example 45 minutes.
  • the silane compounds can be condensed to give polymers which generally have a weight average molecular weight M w in the range from 100 to 20,000, preferably 200 to 10,000 and particularly preferably 500 to 1500 g / mol. This molar mass can be determined, for example, by NMR spectroscopy.
  • the condensation reaction can be stopped, for example, by cooling to temperatures below 0 ° C. or by increasing the pH with suitable bases, for example alkali metal or alkaline earth metal hydroxides.
  • part of the water-alcohol mixture and the volatile acids can be separated from the reaction mixture, for example by distillation.
  • organic solvents such as alcohols such as ethanol, methanol, isopropanol, butanol, ethers such as diethyl ether, dioxane, ethers and esters of polyols such as ethylene glycol, propylene glycol and ethers and esters of these compounds, hydrocarbons, for example aromatic hydrocarbons , Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, the Solids content to about 15-35 wt .-%, based on the total weight of the mixture. Ethanol and / or propanol-2 is particularly preferred as the solvent.
  • solvents which normally dissolve the plastic provided as the substrate for the coating.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • solvents such as toluene, acetone, tetrahydrofuran in amounts which make up 2 to 20% by weight, based on the total weight of the composition.
  • the water content is generally adjusted to 5-20% by weight, preferably 11 to 15% by weight, based on the total weight of the compositions.
  • the pH of the water-containing siloxane paints can be adjusted to a range from 3 to 6, preferably between 4.5 and 5.5.
  • additives in particular propionamide, which are described in EP-A-0 073 911.
  • the siloxane lacquers which can be used according to the invention can contain curing catalysts, for example in the form of zinc compounds and / or other metal compounds, such as cobalt, copper or calcium compounds, in particular their octoates or naphthenates.
  • the proportion of curing catalysts is generally 0.1-2.5% by weight, especially 0.2-2% by weight, based on the total siloxane lacquer, without any intention that this should impose a restriction.
  • Zinc naphthenate, octoate, acetate, sulfate, etc. are particularly mentioned.
  • the siloxane paints described above can be obtained commercially from Röhm GmbH & Co. KG under the trade names ⁇ Acriplex 100 and ⁇ Acriplex 180 SR.
  • siloxane paints described above can be applied to the plastic substrates using any known method. These include immersion processes, spray processes, doctor blades, flood coatings and roller or roller application.
  • the siloxane lacquers applied in this way can generally be in a relatively short time, for example within 2 to 6 hours, generally within about 3 to 5 hours and at a comparatively low temperature, for example at 70-110 ° C., preferably at about 80 ° C cure to excellent scratch and adhesive coatings.
  • the layer thickness of the siloxane coating (a) is relatively uncritical. In general, however, this size after hardening is in a range from 1 to 50 ⁇ m, preferably 1.5 to 30 ⁇ m and particularly preferably 3 to 15 ⁇ m, without any intention that this should impose a restriction.
  • the layer thicknesses of the coatings (a), (b) and / or (c) can be determined by taking a scanning electron microscope (SEM).
  • the polar fraction of the surface energy after curing of the first siloxane layer is preferably at most 8 mN / m, particularly preferably at most 6 mN / m.
  • the proportion of silicon in the siloxane coating (a) after curing is at least 20% by weight, preferably at least 30% by weight, based on the total weight of the coating, without being restricted thereby should.
  • the proportion of carbon is preferably at most 36% by weight, in particular at most 25% by weight, based on the total weight of the coating.
  • the surface is activated by increasing the polar portion of the surface energy of the hardened siloxane coating to a value of at least 10 mN / m.
  • the polar fraction of the surface energy is particularly preferably increased to at least 15 mN / m.
  • the surface energy is determined using the Ownes-Wendt-Rabel & Kaelble method.
  • series of measurements are carried out using the standard Busscher series, in which the test liquids are water [SFT 72.1 mN / m], formamide [SFT 56.9 mN / m, diiodomethane [SFT 50.0 mN / m] and alpha- Bromonaphthalene [SFT 44.4 mN / m] can be used.
  • the measurement is carried out at 20 ° C.
  • the surface tension and the polar and disperse portion of these test liquids are known and are used to calculate the surface energy of the substrate.
  • the surface energy can be determined with a contact angle measuring system G40 from Krüss, Hamburg, the implementation being described in the user manual of the contact angle measuring system G40, 1993.
  • AW Neumann About the Measurement Methodology for the Determination of Surface Energy Sizes, Part I, Zeitschrift für Phys. Chem., Vol. 41, pp. 339-352 (1964), and AW Neumann, About the Measurement Methodology for Determining Interfacial Energy Quantities, Part II, Zeitschrift für Phys. Chem., Vol. 43, pp. 71-83 (1964).
  • Various physical and chemical processes are suitable for activating the siloxane base coat. This includes, among other things, treating the surface with chemical processes, in particular with alkalis, corona treatment, flame treatment, plasma or atmospheric plasma treatment. Chemical processes and corona treatment are preferred.
  • the activation can take place chemically, the substrate coated with the siloxane base lacquer being subjected to a treatment with preferably liquid reagents.
  • a treatment with preferably liquid reagents.
  • only the uppermost atomic layers of the siloxane lacquer are preferably etched.
  • the surface is treated with an alkaline solution, the pH of which is at least 10, preferably at least 12.
  • the substrate coated with the siloxane lacquer can be treated with an aqueous and / or alcoholic solution of alkali metal hydroxides.
  • Preferred alcohols are methanol, ethanol, propanol and / or butanol.
  • concentration of the alkali metal hydroxides is preferably in the range from 1 to 20, in particular 2 to 10,% by weight, based on the weight of the etching solution.
  • Alkali metals are in particular lithium, sodium, potassium, rubidium and / or cesium. Of these, sodium and / or potassium are preferred.
  • the exposure time of the alkaline solution depends on the pH value and can therefore be in a wide range. In general, a few minutes are sufficient.
  • the exposure time of the alkaline solution is particularly preferably in the range from 30 seconds to 60 minutes, in particular 1 minute to 10 minutes. This surface treatment can be interrupted, for example, by washing neutral or adding acids.
  • the alkaline solutions can be applied to the siloxane coating by any known method. These methods have been presented previously.
  • the polar portion of the surface energy can be increased by corona treatment.
  • This method is described for example in EP-A-1 180 426.
  • the treatment time depends on the energy used and is preferably in a range from 1 to 20 seconds, in particular from 2 to 5 seconds.
  • a generator suitable for corona treatment can be obtained, for example, from Softal Electronic GmbH, Hamburg, which can be operated in the high-frequency range at 20 to 30 kHz (generator 3005).
  • a second layer containing Ti0 2 particles is applied.
  • the lacquer for producing the second layer can essentially correspond to the first siloxane lacquer, although photocatalytically active TiO 2 particles must be introduced.
  • a lacquer can be produced, for example, by mixing a previously described siloxane lacquer with an aqueous and / or alcoholic composition containing TiO 2 particles.
  • Coating agents which contain colloidally dissolved SiO 2 particles are particularly suitable. These particles preferably have the same size as the Ti0 2 particles described below.
  • Such dispersions can be prepared by the sol-gel process, in particular tetraalkoxysilanes and / or tetrahalosilanes being condensed.
  • compositions containing Ti0 2 particles are known, inter alia, from EP-A-0 826 663, EP-A-0 850 203 and EP-1 022 318. Furthermore, such compositions can be obtained commercially, for example, from Showa Denko Kabushiki Kaisha, Japan, under the trade name NTB 30A or Toto Ltd., Japan.
  • the TiO 2 particles are photocatalytically active. Accordingly, at least some of the Ti0 2 particles are present in the brookite and / or anatase modification.
  • the particle size is not critical, but the transparency depends on the particle size.
  • the particles preferably have a size of at most 300 nm, they being in particular in a range from 1 to 200 nm, preferably 1 to 50 nm.
  • the second layer containing Ti0 2 particles can be applied and cured using the methods described above.
  • the Ti0 2 particles in the second coating in an amount in the range of 0.01 to 90 wt .-%, preferably 0.1 to 75 wt .-%, based on the total weight of the second coating after Hardening, present.
  • the layer thickness of the coating (b) containing Ti0 2 particles is likewise not critical. In general, this size after curing is in the range from 0.05 to 2 ⁇ m, preferably 0.1 to 1 ⁇ m.
  • a water-spreading inorganic coating (c) is applied to it.
  • water-spreading means that a drop of water forms a contact angle of at most 20 °, preferably at most 10 °, on the surface. This size is determined at 20 ° C using a G40 contact angle measuring system from Krüss, Hamburg.
  • the term inorganic means that the carbon content of the inorganic coating is at most 25% by weight, preferably at most 17% by weight and very particularly preferably at most 10% by weight, based on the weight of the inorganic coating (c ). This size can be determined using elementary analysis.
  • polysiloxanes, silane co-condensates and silica sols can be applied as the water-spreading inorganic coating (c), their carbon content being limited to the ranges set out above.
  • the silane co-condensates and polysiloxanes have been presented in general form above, these preferably having at least 80% by weight, in particular at least 90% by weight, of the silane compounds used, four alkoxy groups or halogen atoms, based on the weight of the condensable silanes.
  • silane condensates can also be used to produce the water-spreading coating (c) which contain colloidally dissolved SiO 2 particles.
  • Such solutions can be obtained by the sol-gel process, in particular tetraalkoxysilanes and / or tetrahalosilanes being condensed.
  • oxide layers in particular semimetal and metal oxides, can also be used as the water-spreading coating (c).
  • Suitable compounds include, in particular, oxides and hydroxides which are derived from silicon, aluminum, titanium, zirconium, zinc and / or chromium.
  • These oxides can be used individually or as mixtures, for example as mixed oxides, but the proportion of TiO 2 is limited to amounts which do not greatly reduce the permanent water-spreading effect of the outer inorganic coating.
  • solubility of these oxides and / or hydroxides in water should be as low as possible, for example the solubility in water at 20 ° should be below 1000 g / l, preferably below 200 ⁇ g / l.
  • These oxides can be applied, for example, in the form of colloidal solutions which are obtained by hydrolysis of alkoxy compounds. Such colloidal solutions are known for example from EP-A-0 149 182, EP-A-0 826 663, EP-A-0 850 203 and EP-1 022 318.
  • the particle size of these oxide particles is not critical, but the transparency depends on the particle size.
  • the particles preferably have a size of at most 300 nm, they being in particular in a range from 1 to 200 nm, preferably 1 to 50 nm.
  • the colloidal solution is preferably applied at a pH greater than or equal to 7.5, in particular greater than or equal to 8 and particularly preferably greater than or equal to 9.
  • Basic colloidal solutions are cheaper than acidic solutions.
  • basic colloidal solutions of oxide particles are particularly simple and can be stored for a long time.
  • the previously described coating compositions can be obtained commercially under the trade name ®Ludox (from Grace, Worms); ⁇ Levasil (Bayer, Leverkusen); ⁇ Klebosol, (Clariant) can be obtained.
  • the coating compositions for producing the inorganic coating (a) can contain customary additives and processing aids. These include, in particular, leveling agents, which also include surfactants.
  • leveling agents which also include surfactants.
  • the inorganic water-spreading coating (c) can be applied by any known method, examples of which have been set out above.
  • the applied coating compositions can generally be in a relatively short time, for example within 0.5 minute to 1 hour, generally within about 1 minute to 30 minutes, preferably within 3 minutes to 20 minutes and at a comparatively low temperature, for example at Cure 60 - 110 ° C, preferably at approx. 80 ° C to water-spreading coatings (c).
  • the layer thickness of the inorganic coating (c) is relatively uncritical, although the photocatalytic effect of the coating (b) below it must not be completely lost. In general, however, this size after hardening is in a range from 0.05 ⁇ m to 2 ⁇ m, preferably 0.05 ⁇ m to 1 ⁇ m and particularly preferably 0.05 ⁇ m to 0.5 ⁇ m, without any intention that this should impose a restriction.
  • the thickness of the inorganic water-spreading coating (c) is preferably in the range from 30 nm to 600 nm, preferably 50 nm to 400 nm and particularly preferably 100 nm to 250 nm.
  • the total layer thickness of the coatings (a), (b) and (c) after curing is in a range from 2 to 30 ⁇ m, in particular from 3 to 15 m.
  • the plastic bodies of the present invention provided with a photocatalytic coating show a high abrasion resistance.
  • the abrasion resistance according to DIN 53778 is preferred greater than or equal to 10,000 cycles, in particular greater than or equal to 15,000 cycles and particularly preferably greater than or equal to 20,000 cycles.
  • the plastic body is transparent, the transparency XD 65 .O according to DIN 5033 being at least 70%, preferably at least 75%.
  • the plastic body preferably has an elastic modulus according to ISO 527-2 of at least 1000 MPa, in particular at least 1500 MPa, without this being intended to impose a restriction.
  • the plastic bodies according to the invention are generally very resistant to weathering.
  • the weather resistance according to DIN 53387 (Xenotest) is at least 5000 hours.
  • the yellow index according to DIN 6167 (D65 / 10) of preferred plastic bodies is less than or equal to 8, preferably less than or equal to 5, without this being intended to impose a restriction.
  • the plastic bodies of the present invention can be used, for example, in the construction sector, in particular for producing greenhouses or conservatories, or as a noise barrier.
  • PMMA sheets with a dimension of 150 * 350 * 3 mm were provided with a scratch-resistant lacquer (Acriplex 100 SR, Röhm GmbH & Co. KG), the layer thickness of the lacquer being 7.5 ⁇ m after curing.
  • the polar portion of the surface energy was 5.5 mN / m.
  • the surface was then treated for five minutes with a 5% KOH water / ethanol mixture (1: 3 parts by weight) and then washed neutral.
  • the surface energy was determined using a G40 contact angle measuring system from Krüss, Hamburg, the test liquids being water [SFT 72.1 mN / m], formamide [SFT 56.9 mN / m, diiodomethane [SFT 50.0 mN / m] and alpha-bromonaphthalene [SFT 44.4 mN / m] were used.
  • the polar portion of the surface energy was 15.3 mN / m.
  • a colloidal solution containing Ti0 2 particles and Si0 2 particles was applied by flood coating (3: 1 mixture of NTB 30A (Ti0 2 ) with NTB 30B (Si0 2 ) available from Showa-Denko). The course of the paint and the adhesion were good. The coating thus obtained was cured at 80 ° C for three hours.
  • An inorganic water-spreading layer was then applied using a wire knife.
  • the still moist plate provided with the water-spreading layer was dried for 5 minutes at 80 ° C. in a forced-air drying cabinet.
  • the layer thickness of the extremely thin layers can be determined by means of a thin section in a transmission electron microscope, the water-spreading layer having a thickness of 0.15 ⁇ m.
  • the scratch resistance of the coating according to the wet abrasion test according to DIN 53778 was carried out using a wet abrasion tester from Gardner, model M 105 / A. A value of 20,000 cycles was determined.
  • a drop of water applied to the outer coating spread less than 10 °.
  • the plate was provided with a colored marking ( ⁇ Edding Marker 400) and irradiated with several UV fluorescent tubes (type Ergoline Turbo Power from JK, Bad Honnef) for 7 days. As a result, the applied marking faded almost completely.
  • Example 1 was essentially repeated, but no water-spreading coating was applied. The coating also showed a high scratch resistance of 20,000 cycles, with the marking also completely fading. However, the contact angle with water was approx. 37 ° after the plate was stored in the dark for 24 hours. Comparative Example 2
  • a PMMA plate was provided with a water-spreading coating in accordance with EP 149 182 (example 3 in accordance with EP 149 182).
  • the contact angle with water was less than 10 °.
  • the marking applied with the marker was clearly visible after irradiation with UV light.

Abstract

The invention relates to water-spreading, scratch-resistant, and self-cleaning plastic bodies which are obtained by: a) applying and a siloxane coating (a) onto a plastic body and hardening said siloxane coating (a); b) increasing the polar ratio of the surface energy of the hardened siloxane coating to a minimum of 10 mN/m; c) applying a coating (b) containing photocatalytically active Ti02 particles onto the plastic body and hardening said coating (b); and d) applying a water-spreading, inorganic coating (c) onto the plastic body and hardening said coating (c).

Description

Wasserspreitender, kratzfester und selbstreinigender Kunststoffkorper und Verfahren zu dessen Herstellung Water-spreading, scratch-resistant and self-cleaning plastic body and process for its production
Die vorliegende Erfindung betrifft wasserspreitende, kratzfeste und selbstreinigender Kunststoffkorper und Verfahren zu deren Herstellung.The present invention relates to water-spreading, scratch-resistant and self-cleaning plastic bodies and processes for their production.
Selbstreinigende Körper werden durch Bestrahlung mit UV-Licht in der Gegenwart von Wasser superhydrophil und sind in der Lage organischen Schmutz bis zu Kohlendioxid und Wasser abzubauen. Diese Fähigkeit der Oberfläche wird im allgemeinen durch den photokatalytischen Effekt von Titandioxid erzielt, das auf festen Trägern fixiert und zum Beispiel durch Einbrennen bei hohen Temperaturen fest an das Substrat gebunden werden kann. Ein Beispiel sind Silikatgläser für selbstreinigende Fenster wie sie in EP 850 203 B1 von Rhodia Chemie beschrieben werden.Self-cleaning bodies become superhydrophilic when exposed to UV light in the presence of water and are able to break down organic dirt down to carbon dioxide and water. This ability of the surface is generally achieved by the photocatalytic effect of titanium dioxide, which can be fixed on solid supports and, for example, can be firmly bonded to the substrate by baking at high temperatures. One example is silicate glasses for self-cleaning windows as described in EP 850 203 B1 by Rhodia Chemie.
Kunststoffsubstrate wie z.B. Acrylglas oder Polycarbonat, die in großem Umfang als Verglasungsmaterial oder für transparente Lärmschutzwände eingesetzt werden, sollen aus ästhetischen Gründen möglichst transparent und sauber sein, um Fahrgästen in einem Zug oder Autofahrern eine klare Sicht auf die umliegende Landschaft zu ermöglichen. Sie werden vor allem auf Brücken aber auch zur Auflockerung von monotonen Beton-Lärmschutzwänden verwendet und sollen gegen die Ermüdung der Autofahrer beitragen.Plastic substrates such as Acrylic glass or polycarbonate, which are used extensively as glazing material or for transparent noise barriers, should be as transparent and clean as possible for aesthetic reasons in order to give passengers on a train or motorists a clear view of the surrounding landscape. They are used primarily on bridges but also to loosen monotonous concrete noise barriers and are intended to help reduce driver fatigue.
Durch Autoabgase, Reifenabrieb, Staub und organischen Schmutz werden transparente Lärmschutzwände schnell unansehnlich und unästhetisch. Es wurden deshalb zahlreiche Versuche unternommen, transparente Kunststoffe mit selbstreinigenden Beschichtungen auszurüsten. Dabei galt es, die photokatalytische Aktivität des Titandioxids für die Zersetzung des an der Substratoberfläche anhaftenden Schmutzes zugänglich zu machen, andererseits aber das organische Substrat selbst vor der Zerstörung durch das Titandioxid zu schützen.Car exhaust fumes, tire abrasion, dust and organic dirt quickly make transparent noise barriers unsightly and unattractive. Numerous attempts have therefore been made to equip transparent plastics with self-cleaning coatings. The aim was to ensure the photocatalytic activity of titanium dioxide to make it accessible for the decomposition of the dirt adhering to the substrate surface, but on the other hand to protect the organic substrate itself from being destroyed by the titanium dioxide.
Mit selbstreinigenden Siloxanbeschichtungen versehene Kunststoffkorper sind ebenfalls bekannt. Üblicherweise weisen derartige Substrate eine Doppelschicht aus Siloxan mit unterschiedlicher Zusammensetzung auf, wobei lediglich die äußere Schicht einen photokatalytisch aktiven Zusatzstoff, beispielsweise Ti02 in Anatas- oder Brookit-Modifikation enthält.Plastic bodies provided with self-cleaning siloxane coatings are also known. Such substrates usually have a double layer of siloxane with different compositions, only the outer layer containing a photocatalytically active additive, for example Ti0 2 in anatase or brookite modification.
Beispielsweise beschreibt die Druckschrift EP-A-1 022 318 beschichtete Platten aus Kunststoff, die eine photokatalytisch wirksame Schicht aufweisen. In den Beispielen finden sich jedoch lediglich Platten oder Filme, die eine insgesamt 1 ,2 μm dünne Beschichtung aufweisen. Derartig dünne Beschichtungen zeigen jedoch nur eine sehr geringe Kratzfestigkeit.For example, the publication EP-A-1 022 318 describes coated plastic plates which have a photocatalytically active layer. In the examples, however, there are only plates or films which have a total coating of 1.2 μm thin. Such thin coatings, however, show only a very low scratch resistance.
Problematisch an diesen Kunststoff körpern des Standes der Technik ist daher ihre geringe Kratzfestigkeit oder ihre geringe Witterungsbeständigkeit. Durch Umwelteinflüsse wird daher die Beschichtung mit der Zeit abgetragen, so dass sie ihre Fähigkeit zur Selbstreinigung verlieren.The problem with these plastic bodies of the prior art is therefore their low scratch resistance or their low weather resistance. Due to environmental influences, the coating is worn away over time, so that they lose their ability to self-clean.
Des weiteren werden derartige Kunststoffkorper erst durch eine Bestrahlung mit Sonnenlicht hydrophil. Dementsprechend zeigen diese Beschichtungen Nachts oder bei sehr starker Bewölkung keine oder nur sehr geringe hydrophilen Eigenschaften, so dass Schmutz enthaltenes Regenwasser zu den bekannten Verunreinigungen führen kann, die aus den Rückständen der Regentropfen gebildet werden. Hierbei ist zu beachten, dass Verunreinigungen zu einer Abschirmung der selbstreinigenden Beschichtung führt, so dass mit der Zeit die Verschmutzungen zu nehmen können, da das UV-Licht nicht zu den Ti02- Partikeln durchdringt.Furthermore, such plastic bodies only become hydrophilic when irradiated with sunlight. Accordingly, these coatings show no or only very low hydrophilic properties at night or in the case of very heavy cloud cover, so that rainwater containing dirt can lead to the known contaminants which are formed from the residues of the raindrops. It should be noted here that contamination leads to a shielding of the self-cleaning coating, so that the dirt can take off over time, since the UV light does not penetrate to the Ti0 2 particles.
Neben den selbstreinigenden Beschichtungen, die bei Bestrahlung hydrophil werden, sind auch wasserspreitende Beschichtungen mit einer permanenten Hydrophilie bekannt. So beschreiben beispielsweise die Dokumente EP-A-0 193 269 und EP-A-0 149 182 Kunststoffkorper, die mit einer Si02-haltigen Beschichtung versehen sind.In addition to the self-cleaning coatings that become hydrophilic when irradiated, water-spreading coatings with permanent hydrophilicity are also known. For example, documents EP-A-0 193 269 and EP-A-0 149 182 describe plastic bodies which are provided with a coating containing SiO 2 .
Nachteilig an diesen Beschichtungen ist jedoch, dass derartige Kunststoffkorper keine selbstreinigende Wirkung haben. Somit kann eine Verschmutzung dieser Kunststoffkorper über einen längeren Zeitraum nicht vermieden werden, falls Abgase oder ähnliche Bestandteile in der Luft enthalten sind, aus der sich das Wasser niederschlägt.A disadvantage of these coatings, however, is that such plastic bodies have no self-cleaning effect. So contamination of these plastic bodies over a longer period of time cannot be avoided if there are exhaust gases or similar components in the air from which the water is precipitated.
In Anbetracht des hierin angegebenen und diskutierten Standes der Technik war es mithin Aufgabe der vorliegenden Erfindung kratzfeste Kunststoffkorper anzugeben, die selbstreinigende Eigenschaften aufweisen und permanent hydrophil sind.In view of the prior art specified and discussed herein, it was therefore an object of the present invention to provide scratch-resistant plastic bodies which have self-cleaning properties and are permanently hydrophilic.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung bestand darin, daß die Kunststoffkorper eine hohe Haltbarkeit, insbesondere eine hohe Beständigkeit gegen UV-Bestrahlung oder Bewitterung aufweisen.Another object of the invention was that the plastic body have a high durability, in particular a high resistance to UV radiation or weathering.
Des weiteren lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, kratzfeste, selbstreinigende Kunststoffkorper zur Verfügung zu stellen, die besonders einfach hergestellt werden können. So sollten zur Herstellung der Kunststoffkorper insbesondere Substrate verwendet werden können, die durch Extrusion, Spritzguss sowie durch Gussverfahren erhältlich sind.Furthermore, the invention was based on the object of providing scratch-resistant, self-cleaning plastic bodies which can be produced particularly easily. For example, substrates which can be obtained by extrusion, injection molding and by casting processes should be able to be used for the production of the plastic bodies.
Darüber hinaus war es mithin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Kunststoffkorper zu schaffen, die kostengünstig hergestellt werden können.In addition, it was therefore an object of the present invention to provide plastic bodies which can be produced inexpensively.
Darüber hinaus war es mithin Aufgabe der vorliegenden Erfindung wasserspreitende und selbstreinigende Kunststoffkorper zur Verfügung zu stellen, deren Beschichtungen eine besonders hohe Haftung auf den Kunststoffsubstraten aufweisen. Diese Eigenschaft sollte durch Feuchtigkeit nicht beeinträchtigt werden. Des weiteren sollte der Kunststoffkorper eine besonders hohe Kratzfestigkeit aufweisen.In addition, it was therefore an object of the present invention to provide water-spreading and self-cleaning plastic bodies, the coatings of which have a particularly high adhesion to the plastic substrates. This property should not be affected by moisture. Furthermore, the plastic body should have a particularly high scratch resistance.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, kratzfeste, selbstreinigende und wasserspreitende Kunststoffkorper anzugeben, die hervorragende mechanische Eigenschaften zeigen. Diese Eigenschaft ist insbesondere für Anwendungen wichtig, bei denen der Kunststoffkorper eine hohe Stabilität gegen Schlageinwirkung aufweisen soll.Another object of the present invention was to provide scratch-resistant, self-cleaning and water-spreading plastic bodies which have excellent mechanical properties. This property is particularly important for applications in which the plastic body is said to have high stability against impact.
Darüber hinaus sollten die Kunststoffkorper besonders gute optische Eigenschaften aufweisen.In addition, the plastic body should have particularly good optical properties.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung bestand darin, Kunststoffkorper bereitzustellen, die auf einfache Weise in Größe und Form den Anforderungen angepasst werden können. Gelöst werden diese Aufgaben sowie weitere, die zwar nicht wörtlich genannt werden, sich aber aus den hierin diskutierten Zusammenhängen wie selbstverständlich ableiten lassen oder sich aus diesen zwangsläufig ergeben, durch die in Anspruch 1 beschriebenen Kunststoffkorper. Zweckmäßige Abwandlungen der erfindungsgemäßen Kunststoffkorper werden in den auf Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüchen unter Schutz gestellt.Another object of the present invention was to provide plastic bodies which can be easily adapted in size and shape to the requirements. These tasks are solved as well as others, which are not named literally, but which can be derived as a matter of course from the contexts discussed here, or which inevitably result from these, by the plastic bodies described in claim 1. Expedient modifications of the plastic body according to the invention are protected in the dependent claims referring back to claim 1.
Hinsichtlich Verfahren zur Herstellung liefert der Anspruch 25 eine Lösung der zugrunde liegenden Aufgabe.With regard to manufacturing processes, claim 25 provides a solution to the underlying problem.
Dadurch, daß man auf ein Kunststoffsubstrat a) eine Siloxan-Beschichtung (a) aufbringt und aushärtet, b) den polaren Anteil der Oberflächenenergie der ausgehärteten Siloxanbeschichtung auf einen Wert von mindestens 10 mN/m erhöht und c) eine photokatalytisch aktive Ti02-Partikel enthaltende Beschichtung (b) aufbringt und aushärtet und d) eine wasserspreitende, anorganische Beschichtung (c) aufbringt und aushärtet, gelingt es selbstreinigende Kunststoffkorper zur Verfügung zu stellen, die selbstreinigende Eigenschaften aufweisen und permanent hydrophil sind.Characterized in that a) a siloxane coating (a) is applied and cured to a plastic substrate, b) the polar portion of the surface energy of the cured siloxane coating is increased to a value of at least 10 mN / m and c) a photocatalytically active Ti0 2 particle containing coating (b) applies and cures and d) a water-spreading, inorganic coating (c) applies and cures, it is possible to provide self-cleaning plastic bodies that have self-cleaning properties and are permanently hydrophilic.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen werden u.a. insbesondere folgende Vorteile erzielt:The measures according to the invention include achieved the following advantages in particular:
• Die Kunststoffkorper der vorliegenden Erfindung sind gegenüber der Bildung von Kratzern auf der Oberfläche sehr unempfindlich. Die erfindungsgemäßen Kunststoffkorper zeigen eine hohe Beständigkeit gegen UV-Bestrahlung.The plastic bodies of the present invention are very insensitive to the formation of scratches on the surface. The plastic bodies according to the invention show a high resistance to UV radiation.
Des weiteren zeigen Kunststoffkorper bei UV-Bestrahlung eine hohe Selbstreinigung.Furthermore, plastic bodies show a high level of self-cleaning when exposed to UV radiation.
Darüber hinaus spreiten die Kunststoffkorper ohne UV-Bestrahlung Wasser. Hierdurch kann die Bildung von tropfenförmigen Rückständen verlässlich vermieden werden. Gleichmäßige, geringe Verschmutzungen, die über die Zeit gebildet werden könnten, werden daher bei Einstrahlung von UV-Licht durch die selbstreinigende Wirkung der photokatalytischen Schicht abgebaut. Hierdurch ist die Verschmutzung über einen langen Zeitraum der erfindungsgemäßen Kunststoffkorper vielfach geringer als von Kunststoffkörpern, die lediglich eine selbstreinigende Beschichtung, jedoch keine permanent wirksame wasserspreitende Beschichtung aufweisen. Dies gilt insbesondere in Jahreszeiten mit geringer Sonneneinstrahlung.In addition, the plastic bodies spread water without UV radiation. As a result, the formation of drop-shaped residues can be reliably avoided. Uniform, low soiling, which could be formed over time, is therefore reduced by UV light due to the self-cleaning effect of the photocatalytic layer. As a result, the contamination of the plastic bodies according to the invention is in many cases less than that of plastic bodies which have only a self-cleaning coating but no permanently effective water-spreading coating. This is especially true in seasons with little sunlight.
Darüber hinaus können die Kunststoffkorper der vorliegenden Erfindung besonders kostengünstig hergestellt werden, ohne daß teuere Additive verwendet werden müssen. In addition, the plastic bodies of the present invention can be produced particularly inexpensively without the need to use expensive additives.
Des weiteren ermöglicht die vorliegende Erfindung die Erzeugung von selbstreinigenden, wasserspreitenden Beschichtungen auf schon mit Siloxanen beschichteten Kunststoffsubstraten. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass aus der Produktion von Kunststoffkörpern, die mit kratzfesten Beschichtungen versehen sind, Platten herausgenommen werden können und später mit weiteren Beschichtungen versehen werden können, die selbstreinigende oder wasserspreitende Eigenschaften aufweist.Furthermore, the present invention enables the production of self-cleaning, water-spreading coatings on plastic substrates already coated with siloxanes. This has the particular advantage that plates can be removed from the production of plastic bodies which are provided with scratch-resistant coatings and can later be provided with further coatings which have self-cleaning or water-spreading properties.
Die kratzfesten Kunststoffkorper der vorliegenden Erfindung können auf bestimmte Erfordernisse angepasst werden. Insbesondere kann die Größe und die Form des Kunststoffkörpers in weiten Bereichen variiert werden, ohne dass hierdurch die hervorragenden Eigenschaften beeinträchtigt werden. Des weiteren stellt die vorliegende Erfindung auch Kunststoffkorper mit hervorragenden optischen Eigenschaften zur Verfügung.The scratch resistant plastic bodies of the present invention can be adapted to certain requirements. In particular, the size and shape of the plastic body can be varied over a wide range without impairing the excellent properties. Furthermore, the present invention also provides plastic bodies with excellent optical properties.
• Die kratzfesten Kunststoffkorper der vorliegenden Erfindung weisen gute mechanische Eigenschaften auf.• The scratch-resistant plastic bodies of the present invention have good mechanical properties.
Die erfindungsgemäßen Kunststoffkorper sind durch Beschichtung von Kunststoffsubstraten erhältlich. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignete Kunststoffsubstrat sind an sich bekannt. Derartige Substrate umfassen insbesondere Polycarbonate, Polystyrole, Polyester, beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET), die auch mit Glykol modifiziert sein können, und Polybutylenterephthalat (PBT), cycloolefinische Polymere(COC) und/oder Poly(meth)acrylate. Bevorzugt sind hierbei Polycarbonate, cycloolefinische Polymere und Poly(meth)acrylate, wobei Poly(meth)acrylate besonders bevorzugt sind.The plastic bodies according to the invention can be obtained by coating plastic substrates. Plastic substrates suitable for the purposes of the present invention are known per se. Such substrates include in particular polycarbonates, polystyrenes, polyesters, for example polyethylene terephthalate (PET), which can also be modified with glycol, and polybutylene terephthalate (PBT), cycloolefinic polymers (COC) and / or poly (meth) acrylates. Polycarbonates, cycloolefinic polymers and Poly (meth) acrylates, with poly (meth) acrylates being particularly preferred.
Polycarbonate sind in der Fachwelt bekannt. Polycarbonate können formal als Polyester aus Kohlensäure und aliphatischen oder aromatischen Dihydroxy-Verbindungen betrachtet werden. Sie sind leicht zugänglich durch Umsetzung von Diglykolen oder Bisphenolen mit Phosgen bzw. Kohlensäurediestern in Polykondensations- bzw. Umesterungsreaktionen.Polycarbonates are known in the art. Polycarbonates can be considered formally as polyesters from carbonic acid and aliphatic or aromatic dihydroxy compounds. They are easily accessible by reacting diglycols or bisphenols with phosgene or carbonic acid diesters in polycondensation or transesterification reactions.
Hierbei sind Polycarbonate bevorzugt, die sich von Bisphenolen ableiten. Zu diesen Bisphenolen gehören insbesondere 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)- propan (Bisphenol A), 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-butan (Bisphenol B), 1 ,1 -Bis(4-hydroxyphenyl)cyclohexan (Bisphenol C), 2,2'-MethyIendiphenol (Bisphenol F), 2,2-Bis(3,5-dibrom-4-hydroxyphenyl)propan (Tetrabrombisphenol A) und 2,2-Bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)propan (Tetramethylbisphenol A).Polycarbonates derived from bisphenols are preferred. These bisphenols include, in particular, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol A), 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) butane (bisphenol B), 1,1-bis (4-hydroxyphenyl ) cyclohexane (bisphenol C), 2,2'-methylene diphenol (bisphenol F), 2,2-bis (3,5-dibromo-4-hydroxyphenyl) propane (tetrabromobisphenol A) and 2,2-bis (3,5- dimethyl-4-hydroxyphenyl) propane (tetramethylbisphenol A).
Üblich werden derartige aromatische Polycarbonate durch Grenzflächenpolykondensation oder Umesterung hergestellt, wobei Einzelheiten in Encycl. Polym. Sei. Engng. 11 , 648-718 dargestellt sind.Such aromatic polycarbonates are usually produced by interfacial polycondensation or transesterification, details of which are given in Encycl. Polym. Be. Engng. 11, 648-718.
Bei der Grenzflächenpolykondensation werden die Bisphenole als wäßrige, alkalische Lösung in inerten organischen Lösungsmitteln, wie beispielsweise Methylenchlorid, Chlorbenzol oder Tetrahydrofuran, emulgiert und in einer Stufenreaktion mit Phosgen umgesetzt. Als Katalysatoren gelangen Amine, bei sterisch gehinderten Bisphenolen auch Phasentransferkatalysatoren zum Einsatz. Die resultierenden Polymere sind in den verwendeten organischen Lösungsmitteln löslich. Über die Wahl der Bisphenole können die Eigenschaften der Polymere breit variiert werden. Bei gleichzeitigem Einsatz unterschiedlicher Bisphenole lassen sich in Mehrstufen-Polykondensationen auch Block- Polymere aufbauen.In interfacial polycondensation, the bisphenols are emulsified as an aqueous, alkaline solution in inert organic solvents, such as, for example, methylene chloride, chlorobenzene or tetrahydrofuran, and reacted with phosgene in a step reaction. Amines are used as catalysts, and phase transfer catalysts are also used for sterically hindered bisphenols. The resulting polymers are soluble in the organic solvents used. The properties of the polymers can be varied widely by the choice of the bisphenols. If different bisphenols are used at the same time, block polymers can also be built up in multi-stage polycondensation.
Cycloolefinische Polymere sind Polymere, die unter Verwendung von cyclischen Olefinen, insbesondere von polycyclischen Olefinen erhältlich sind.Cycloolefinic polymers are polymers that can be obtained using cyclic olefins, in particular polycyclic olefins.
Cyclische Olefine umfassen beispielsweise monocyclische Olefine, wie Cyclopenten, Cyclopentadien, Cyclohexen, Cyclohepten, Cycloocten sowie Alkylderivate dieser monocyclischen Olefine mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, wie Methyl, Ethyl oder Propyl, wie beispielsweise Methylcyclohexen oder Dimethylcyclohexen, sowie Acrylat- und/oder Methacrylatderivate dieser monocyclischen Verbindungen. Darüber hinaus können auch Cycloalkane mit olefinischen Seitenketten als cyclische Olefine verwendet werden, wie beispielsweise Cyclopentylmethacrylat.Cyclic olefins include, for example, monocyclic olefins, such as cyclopentene, cyclopentadiene, cyclohexene, cycloheptene, cyclooctene and alkyl derivatives of these monocyclic olefins having 1 to 3 carbon atoms, such as methyl, ethyl or propyl, such as methylcyclohexene or dimethylcyclohexene, and acrylate and / or methacrylate derivatives of these Links. In addition, cycloalkanes with olefinic side chains can also be used as cyclic olefins, such as, for example, cyclopentyl methacrylate.
Bevorzugt sind verbrückte, polycyclische Olefinverbindungen. Diese polycyclischen Olefinverbindungen können die Doppelbindung sowohl im Ring aufweisen, es handelt sich hierbei um verbrückte polycyclische Cycloalkene, als auch in Seitenketten. Hierbei handelt es sich um Vinylderivate, Allyloxycarboxyderivate und (Meth)acryloxyderivate von polycyclischen Cycloalkanverbindungen. Diese Verbindungen können des weiteren Alkyl-, Aryl- oder Aralkylsubstituenten aufweisen. Beispielhafte polycyclische Verbindungen sind, ohne daß hierdurch eine Einschränkung erfolgen soll, Bicyclo[2.2.1]hept-2-en (Norbomen), Bicyclo[2.2.1]hept-2,5-dien (2,5-Norbornadien), Ethyl-bicyclo[2.2.1]hept-2- en (Ethylnorbomen), Ethylidenbicyclo[2.2.1]hept-2-en (Ethyliden- 2-norbomen), Phenylbicyclo[2.2.1]hept-2-en, Bicyclo[4.3.0]nona-3,8-dien, Tricyclo[4.3.0.12'5]-3-decen, Tricyclo[4.3.0.12'5]-3,8-decen- (3,8-dihydrodicyclopentadien), Tricyclo[4.4.0.12,5]-3-undecen, Tetracyclo[4.4.0.12'5,17'10]-3-dodecen, Ethyliden-tetracyclo[4.4.0.12,5.17,10]- 3-dodecen, Methyloxycarbonyltetracyclo[4.4.0.12'5, 17'10]-3-dodecen, Ethyliden-9-ethyltetracyclo[4.4.0.12'5,17'10]-3-dodecen, Pentacyclo[4.7.0.12'5,O,O3'13,19'12]-3-pentadecen, Pentacyclo[6.1.13'6.02,7.09'13]-4-pentadecen, Hexacyclo[6.6.1.13,6.110'13.02,7.09,14]-4-heptadecen, Dimethylhexacyclo[6.6.1.13,6.110'13.02'7.09' 4]-4-heptadecen, Bis(allyloxycarboxy)tricyclo[4.3.0.12,5]-decan,Bridged polycyclic olefin compounds are preferred. These polycyclic olefin compounds can have the double bond both in the ring, these are bridged polycyclic cycloalkenes, and in side chains. These are vinyl derivatives, allyloxycarboxy derivatives and (meth) acryloxy derivatives of polycyclic cycloalkane compounds. These compounds may also have alkyl, aryl or aralkyl substituents. Exemplary polycyclic compounds are, without being restricted thereby, bicyclo [2.2.1] hept-2-ene (norbomene), bicyclo [2.2.1] hept-2,5-diene (2,5-norbornadiene), ethyl -bicyclo [2.2.1] hept-2-ene (ethyl norbomen), ethylidene bicyclo [2.2.1] hept-2-ene (ethylidene-2-norbomen), phenylbicyclo [2.2.1] hept-2-ene, bicyclo [4.3 .0] nona-3,8-diene, tricyclo [4.3.0.1 2 ' 5 ] -3-decene, tricyclo [4.3.0.1 2 ' 5 ] -3,8-decen- (3,8-dihydrodicyclopentadiene), tricyclo [4.4.0.1 2.5 ] -3-undecene, tetracyclo [4.4.0.1 2 ' 5 , 1 7 ' 10 ] -3-dodecene, ethylidene tetracyclo [4.4.0.1 2.5 .1 7.10 ] - 3 -dodecen, methyloxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2 ' 5 , 1 7 ' 10 ] -3-dodecen, ethylidene-9-ethyltetracyclo [4.4.0.1 2 ' 5 , 1 7 ' 10 ] -3-dodecen, pentacyclo [4.7.0.1 2 ' 5 , O, O 3 ' 13 , 1 9 '12 ] -3-pentadecene, pentacyclo [6.1.1 3 ' 6 .0 2.7 .0 9 '13 ] -4-pentadecene, hexacyclo [6.6.1.1 3.6 .1 10 '13 .0 2.7 .0 9.14 ] -4-heptadecene, dimethylhexacyclo [6.6.1.1 3.6 .1 10 ' 13 .0 2 ' 7 .0 9 ' 4 ] -4 -heptadecene, bis (allyloxycarboxy) t ricyclo [4.3.0.1 2,5 ] decane,
Bis(methacryloxy)tricyclo[4.3.0.12,5]-decan, Bis(acryloxy)tricyclo[4.3.0.12,5]- decan.Bis (methacryloxy) tricyclo [4.3.0.1 2,5 ] decane, bis (acryloxy) tricyclo [4.3.0.1 2,5 ] decane.
Die cycloolefinischen Polymere werden unter Verwendung von zumindest einer der zuvor beschriebenen cycloolefinischen Verbindungen, insbesondere der polycyclischen Kohlenwasserstoffverbindungen hergestellt. Darüber hinaus können bei der Herstellung der cycloolefinischen Polymere weitere Olefine verwendet werden, die mit den zuvor genannten cycloolefinischen Monomeren copolymerisiert werden können. Hierzu gehören u.a. Ethylen, Propylen, Isopren, Butadien, Methylpenten, Styrol und Vinyltoluol. Die meisten der zuvor genannten Olefine, insbesondere auch die Cycloolefine und Polycycloolefine, können kommerziell erhalten werden. Darüber hinaus sind viele cyclische und polycyclische Olefine durch Diels- Alder-Additionsreaktionen erhältlich.The cycloolefinic polymers are produced using at least one of the cycloolefinic compounds described above, in particular the polycyclic hydrocarbon compounds. In addition, other olefins which can be copolymerized with the aforementioned cycloolefinic monomers can be used in the preparation of the cycloolefinic polymers. These include ethylene, propylene, isoprene, butadiene, methyl pentene, styrene and vinyl toluene. Most of the aforementioned olefins, especially the cycloolefins and polycycloolefins, can be obtained commercially. In addition, many cyclic and polycyclic olefins are available through Diels-Alder addition reactions.
Die Herstellung der cycloolefinischen Polymere kann auf bekannte Art und Weise erfolgen, wie dies u.a. in den japanischen Patentschriften 11818/1972, 43412/1983, 1442/1986 und 19761/1987 und den japanischen Offenlegungsschriften Nr. 75700/1975, 129434/1980, 127728/1983, 168708/1985, 271308/1986, 221118/1988 und 180976/1990 und in den Europäischen Patentanmeldungen EP-A-0 6 610 851 , EP-A-0 6485 893, EP-A-0 640787Ö und EP-A-0 6 688 801 dargestellt ist.The cycloolefinic polymers can be prepared in a known manner, as described in Japanese Patents 11818/1972, 43412/1983, 1442/1986 and 19761/1987 and Japanese Patent Laid-Open Nos. 75700/1975, 129434/1980, 127728/1983, 168708/1985, 271308/1986, 221118/1988 and 180976 / 1990 and in European patent applications EP-A-0 6 610 851, EP-A-0 6485 893, EP-A-0 640787Ö and EP-A-0 6 688 801.
Die cycloolefinischen Polymere können beispielsweise unter Verwendung von Aluminiumverbindungen, Vanadiumverbindungen, Wolframverbindungen oder Borverbindungen als Katalysator in einem Lösungsmittel polymerisiert werden.The cycloolefinic polymers can be polymerized in a solvent, for example, using aluminum compounds, vanadium compounds, tungsten compounds or boron compounds as a catalyst.
Es wird angenommen, daß die Polymerisation je nach den Bedingungen, insbesondere dem eingesetzten Katalysator, unter Ringöffnung oder unter Öffnung der Doppelbindung erfolgen kann.It is believed that, depending on the conditions, in particular the catalyst used, the polymerization can take place with ring opening or with opening of the double bond.
Darüber hinaus ist es möglich, cycloolefinische Polymere durch radikalische Polymerisation zu erhalten, wobei Licht oder ein Initiator als Radikalbildner verwendet wird. Dies gilt insbesondere für die Acryloylderivate der Cycloolefine und/oder Cycloalkane. Diese Art der Polymerisation kann sowohl in Lösung als auch in Substanz erfolgen. Ein weiteres bevorzugtes Kunststoffsubstrat umfasst Poly(meth)acrylate. Diese Polymere werden im allgemeinen durch radikalische Polymerisation von Mischungen erhalten, die (Meth)acrylate enthalten. Der Ausdruck (Meth)acrylate umfasst Methacrylate und Acrylate sowie Mischungen aus beiden.In addition, it is possible to obtain cycloolefinic polymers by radical polymerization, using light or an initiator as a radical generator. This applies in particular to the acryloyl derivatives of the cycloolefins and / or cycloalkanes. This type of polymerization can take place both in solution and in bulk. Another preferred plastic substrate comprises poly (meth) acrylates. These polymers are generally obtained by free-radical polymerization of mixtures which contain (meth) acrylates. The term (meth) acrylates encompasses methacrylates and acrylates and mixtures of the two.
Diese Monomere sind weithin bekannt. Zu diesen gehören unter anderemThese monomers are well known. These include, among others
(Meth)acrylate, die sich von gesättigten Alkoholen ableiten, wie beispielsweise Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat,(Meth) acrylates derived from saturated alcohols, such as, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate,
Propyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acryIat, tert.-Butyl(meth)acryiat,Propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylicate, tert-butyl (meth) acrylicate,
Pentyl(meth)acrylat und 2-Ethylhexyl(meth)acrylat;Pentyl (meth) acrylate and 2-ethylhexyl (meth) acrylate;
(Meth)acrylate, die sich von ungesättigten Alkoholen ableiten, wie z. B.(Meth) acrylates derived from unsaturated alcohols, such as. B.
Oleyl(meth)acrylat, 2-Propinyl(meth)acrylat, AIIyl(meth)acrylat,Oleyl (meth) acrylate, 2-propynyl (meth) acrylate, allyl (meth) acrylate,
Vinyl(meth)acrylat;Vinyl (meth) acrylate;
Aryl(meth)acrylate, wie Benzyl(meth)acrylat oderAryl (meth) acrylates, such as benzyl (meth) acrylate or
Phenyl(meth)acrylat, wobei die Arylreste jeweils unsubstituiert oder bis zu vierfach substituiert sein können;Phenyl (meth) acrylate, where the aryl radicals can in each case be unsubstituted or substituted up to four times;
Cycloalkyl(meth)acrylate, wie 3-Vinylcyclohexyl(meth)acrylat,Cycloalkyl (meth) acrylates, such as 3-vinylcyclohexyl (meth) acrylate,
Bornyl(meth)acrylat;Bornyl (meth) acrylate;
Hydroxylalkyl(meth)acrylate, wieHydroxylalkyl (meth) acrylates such as
3-Hydroxypropyl(meth)acrylat,3-hydroxypropyl (meth) acrylate,
3,4-Dihydroxybutyl(meth)acrylat,3,4-dihydroxybutyl (meth) acrylate,
2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat;2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate;
Glycoldi(meth)acrylate, wie 1 ,4-Butandioldi(meth)acrylat,Glycol di (meth) acrylates, such as 1,4-butanediol di (meth) acrylate,
(Meth)acrylate von Etheralkoholen, wie(Meth) acrylates of ether alcohols, such as
Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat, Vinyloxyethoxyethyl(meth)acrylat;Tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, vinyloxyethoxyethyl (meth) acrylate;
Amide und Nitrile der (Meth)acrylsäure, wieAmides and nitriles of (meth) acrylic acid, such as
N-(3-Dimethylaminopropyl)(meth)acrylamid,N- (3-dimethylaminopropyl) (meth) acrylamide,
N-(Diethylphosphono)(meth)acrylamid, 1-Methacryloylamido-2-methyl-2-propanol; schwefelhaltige Methacrylate, wieN- (diethylphosphono) (meth) acrylamide, 1-Methacryloylamido-2-methyl-2-propanol; sulfur-containing methacrylates, such as
Ethylsulfinylethyl(meth)acrylat,Ethylsulfinylethyl (meth) acrylate,
4-Thiocyanatobutyl(meth)acrylat,4-Thiocyanatobutyl (meth) acrylate,
Ethylsulfonylethyl(meth)acrylat,Ethylsulfonylethyl (meth) acrylate,
Thiocyanatomethyl(meth)acrylat,Thiocyanatomethyl (meth) acrylate,
Methylsulfinylmethyl(meth)acrylat,Methylsulfinylmethyl (meth) acrylate,
Bis((meth)acryloyIoxyethyI)sulfid; mehrwertige (Meth)acrylate, wieBis ((meth) acryloyIoxyethyI) sulfide; polyvalent (meth) acrylates, such as
Trimethyloylpropantri(meth)acrylat,Trimethyloylpropantri (meth) acrylate,
Pentaerythrittetra(meth)acrylat undPentaerythritol tetra (meth) acrylate and
Pentaerythrittri(meth)acrylat.Pentaerythritol tri (meth) acrylate.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthalten diese Mischungen mindestens 40 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 60 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Monomere, Methylmethacrylat.According to a preferred aspect of the present invention, these mixtures contain at least 40% by weight, preferably at least 60% by weight and particularly preferably at least 80% by weight, based on the weight of the monomers, of methyl methacrylate.
Neben den zuvor dargelegten (Meth)acrylaten können die zu polymerisierenden Zusammensetzungen auch weitere ungesättigte Monomere aufweisen, die mit Methylmethacrylat und den zuvor genannten (Meth)acrylaten copolymerisierbar sind.In addition to the (meth) acrylates set out above, the compositions to be polymerized can also have further unsaturated monomers which are copolymerizable with methyl methacrylate and the aforementioned (meth) acrylates.
Hierzu gehören unter anderem 1-Alkene, wie Hexen-1 , Hepten-1 ; verzweigte Alkene, wie beispielsweise Vinylcyclohexan, 3,3-Dimethyl-1- propen, 3-Methyl-1-diisobutylen, 4-Methylpenten-1 ;These include 1-alkenes such as 1-hexene, 1-heptene; branched alkenes such as vinylcyclohexane, 3,3-dimethyl-1-propene, 3-methyl-1-diisobutylene, 4-methylpentene-1;
Acrylnitril; Vinylester, wie Vinylacetat;acrylonitrile; Vinyl esters such as vinyl acetate;
Styrol, substituierte Styrole mit einem Alkylsubstituenten in der Seitenkette, wie z. B. α-Methylstyrol und α-Ethylstyrol, substituierte Styrole mit einem Alkylsubstituenten am Ring, wie Vinyltoluol und p-Methylstyrol, halogenierte Styrole, wie beispielsweise Monochlorstyrole, Dichlorstyrole, Tribromstyrole und Tetrabromstyrole;Styrene, substituted styrenes with an alkyl substituent in the side chain, such as. B. α-methylstyrene and α-ethylstyrene, substituted styrenes with an alkyl substituent on the ring, such as vinyltoluene and p-methylstyrene, halogenated styrenes such as monochlorostyrenes, dichlorostyrenes, tribromostyrenes and tetrabromostyrenes;
Heterocyclische Vinylverbindungen, wie 2-Vinylpyridin, 3-Vinylpyridin, 2- Methyl-5-vinylpyridin, 3-Ethyl-4-vinylpyridin, 2,3-Dimethyl-5-vinylpyridin, Vinylpyrimidin, Vinylpiperidin, 9-Vinylcarbazol, 3-Vinylcarbazol, 4-Vinylcarbazol, 1 -Vinylimidazol, 2-Methyl-1 -vinylimidazol, N-Vinylpyrrolidon, 2-Vinylpyrrolidon, N-Vinylpyrrolidin, 3-Vinylpyrrolidin, N-Vinylcaprolactam, N-Vinylbutyrolactam, Vinyloxolan, Vinylfuran, Vinylthiophen, Vinylthiolan, Vinylthiazole und hydrierte Vinylthiazole, Vinyloxazole und hydrierte Vinyloxazole;Heterocyclic vinyl compounds, such as 2-vinylpyridine, 3-vinylpyridine, 2-methyl-5-vinylpyridine, 3-ethyl-4-vinylpyridine, 2,3-dimethyl-5-vinylpyridine, vinylpyrimidine, vinylpiperidine, 9-vinylcarbazole, 3-vinylcarbazole, 4-vinylcarbazole, 1-vinylimidazole, 2-methyl-1-vinylimidazole, N-vinylpyrrolidone, 2-vinylpyrrolidone, N-vinylpyrrolidine, 3-vinylpyrrolidine, N-vinylcaprolactam, N-vinylbutyrolactam, vinyloxolane, vinylfuran, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiophene, vinylthiole hydrogenated vinyl thiazoles, vinyl oxazoles and hydrogenated vinyl oxazoles;
Vinyl- und Isoprenylether;Vinyl and isoprenyl ether;
Maleinsäurederivate, wie beispielsweise Maleinsäureanhydrid, Methylmaleinsäureanhydrid, Maleinimid, Methylmaleinimid; und Diene, wie beispielsweise Divinylbenzol.Maleic acid derivatives, such as maleic anhydride, methyl maleic anhydride, maleimide, methyl maleimide; and dienes such as divinylbenzene.
Im allgemeinen werden diese Comonomere in einer Menge von 0 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 40 Gew.-% und besonders bevorzugt 0 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Monomeren, eingesetzt, wobei die Verbindungen einzeln oder als Mischung verwendet werden können.In general, these comonomers are used in an amount of 0 to 60% by weight, preferably 0 to 40% by weight and particularly preferably 0 to 20% by weight, based on the weight of the monomers, the compounds being used individually or can be used as a mixture.
Die Polymerisation wird im allgemeinen mit bekannten Radikalinitiatoren gestartet. Zu den bevorzugten Initiatoren gehören unter anderem die in der Fachwelt weithin bekannten Azoinitiatoren, wie AIBN und 1 ,1-Azobiscyclohexancarbonitril, sowie Peroxyverbindungen, wie Methylethylketonperoxid, Acetylacetonperoxid, Dilaurylperoxyd, tert.- Butylper-2-ethylhexanoat, Ketonperoxid, Methylisobutylketonperoxid, Cyclohexanonperoxid, Dibenzoylperoxid, tert.-Butylperoxybenzoat, tert- Butylperoxyisopropylcarbonat, 2,5-Bis(2-ethylhexanoyl-peroxy)-2,5- dimethylhexan, tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat, tert-Butylperoxy-3,5,5- trimethylhexanoat, Dicumylperoxid,The polymerization is generally started with known radical initiators. The preferred initiators include, among others, the azo initiators well known in the art, such as AIBN and 1, 1-azobiscyclohexane carbonitrile, and also peroxy compounds, such as methyl ethyl ketone peroxide, acetylacetone peroxide, dilauryl peroxide, tert-butyl per-2-ethylhexanoate, ketone peroxide, methyl isobutyl ketone peroxide, and cyclohexyl peroxide , tert-butyl peroxybenzoate, tert-butyl peroxyisopropyl carbonate, 2,5-bis (2-ethylhexanoyl-peroxy) -2,5- dimethylhexane, tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate, tert-butylperoxy-3,5,5-trimethylhexanoate, dicumyl peroxide,
1 ,1-Bis(tert.-butylperoxy)cyclohexan, 1 ,1 -Bis(tert.-butylperoxy)3,3,5- trimethylcyclohexan, Cumylhydroperoxid, tert.-Butylhydroperoxid, Bis(4-tert.-butylcyclohexyl)peroxydicarbonat, Mischungen von zwei oder mehr der vorgenannten Verbindungen miteinander sowie Mischungen der vorgenannten Verbindungen mit nicht genannten Verbindungen, die ebenfalls Radikale bilden können.1, 1-bis (tert-butylperoxy) cyclohexane, 1, 1-bis (tert-butylperoxy) 3,3,5-trimethylcyclohexane, cumyl hydroperoxide, tert-butyl hydroperoxide, bis (4-tert-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate, Mixtures of two or more of the abovementioned compounds with one another and mixtures of the abovementioned compounds with compounds not mentioned which can likewise form free radicals.
Diese Verbindungen werden häufig in einer Menge von 0,01 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise von 0,05 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Monomeren, eingesetzt.These compounds are often used in an amount of 0.01 to 3% by weight, preferably 0.05 to 1% by weight, based on the weight of the monomers.
Die zuvor genannten Polymere können einzeln oder als Mischung verwendet werden. Hierbei können auch verschiedene Polycarbonate, Poly(meth)acrylate oder cycloolefinische Polymere eingesetzt werden, die sich beispielsweise im Molekulargewicht oder in der Monomerzusammensetzung unterscheiden.The aforementioned polymers can be used individually or as a mixture. Various polycarbonates, poly (meth) acrylates or cycloolefinic polymers can also be used here, which differ, for example, in molecular weight or in the monomer composition.
Die erfindungsgemäßen Kunststoffsubstrate können beispielsweise aus Formmassen der zuvor genannten Polymere hergestellt werden. Hierbei werden im allgemeinen thermoplastische Formgebungsverfahren eingesetzt, wie Extrusion oder Spritzguss.The plastic substrates according to the invention can be produced, for example, from molding compositions of the aforementioned polymers. Thermoplastic molding processes, such as extrusion or injection molding, are generally used here.
Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts Mw der erfindungsgemäß als Formmasse zur Herstellung der Kunststoffsubstrate zu verwendenden Homo- und/oder Copolymere kann in weiten Bereichen schwanken, wobei das Molekulargewicht üblicherweise auf den Anwendungszweck und die Verarbeitungsweise der Formmasse abgestimmt wird. Im allgemeinen liegt es aber im Bereich zwischen 20 000 und 1 000 000 g/mol, vorzugsweise 50 000 bis 500 000 g/mol und besonders bevorzugt 80 000 bis 300 000 g/mol, ohne dass hierdurch eine Einschränkung erfolgen soll. Diese Größe kann beispielsweise mittels Gel-Permeations-Chromatographie bestimmt werden.The weight average molecular weight M w of the homopolymers and / or copolymers to be used according to the invention as a molding composition for the production of the plastic substrates can vary within wide limits, the molecular weight usually being matched to the intended use and processing mode of the molding composition. In general, however, it is in the range between 20,000 and 1,000,000 g / mol, preferably 50,000 to 500,000 g / mol and particularly preferably 80,000 to 300,000 g / mol, without any limitation. This size can be determined, for example, by means of gel permeation chromatography.
Des weiteren können die Kunststoffsubstrate durch Gusskammerverfahren erzeugt werden. Hierbei werden beispielsweise geeignete (Meth)acrylmischungen in einer Form gegeben und polymerisiert. Derartige (Meth)acrylmischungen weisen im allgemeinen die zuvor dargelegten (Meth)acrylate, insbesondere Methylmethacrylat auf. Des weiteren können die (Meth)acrylmischungen die zuvor dargelegten Copolymere sowie, insbesondere zur Einstellung der Viskosität, Polymere, insbesondere Poly(meth)acrylate, enthalten.Furthermore, the plastic substrates can be produced by casting chamber processes. For example, suitable (meth) acrylic mixtures are given in a mold and polymerized. Such (meth) acrylic mixtures generally have the (meth) acrylates set out above, in particular methyl methacrylate. Furthermore, the (meth) acrylic mixtures can contain the copolymers set out above and, in particular for adjusting the viscosity, polymers, in particular poly (meth) acrylates.
Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts Mw der Polymere, die durch Gusskammerverfahren hergestellt werden, ist im allgemeinen höher als das Molekulargewicht von Polymeren, die in Formmassen verwendet werden. Hierdurch ergeben sich eine Reihe bekannter Vorteile. Im allgemeinen liegt das Gewichtsmittel des Molekulargewichts von Polymeren, die durch Gusskammen/erfahren hergestellt werden im Bereich von 500 000 bis 10 000 000 g/mol, ohne dass hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll.The weight average molecular weight M w of the polymers produced by casting chamber processes is generally higher than the molecular weight of polymers used in molding compositions. This results in a number of known advantages. In general, the weight average molecular weight of polymers which are produced by casting combs is in the range from 500,000 to 10,000,000 g / mol, without any intention that this should impose any restriction.
Bevorzugte Kunststoffsubstrate, die nach dem Gusskammerverfahren hergestellt wurden, können von Cyro Inc. USA kommerziell unter dem Handelsnamen ©Acrylite erhalten werden.Preferred plastic substrates made by the casting chamber process can be obtained commercially from Cyro Inc. USA under the trade name © Acrylite.
Darüber hinaus können die zur Herstellungen der Kunststoff Substrate zu verwendenden Formmassen sowie die Acrylharze übliche Zusatzstoffe aller Art enthalten. Hierzu gehören unter anderem Antistatika, Antioxidantien, Entformungsmittel, Flammschutzmittel, Schmiermittel, Farbstoffe, Fliessverbesserungsmittel, Füllstoffe, Lichtstabilisatoren und organische Phosphorverbindungen, wie Phosphite, Phosphorinane, Phospholane oder Phosphonate, Pigmente, Verwitterungsschutzmittel und Weichmacher. Die Menge an Zusatzstoffen ist jedoch auf den Anwendungszweck beschränkt.In addition, the molding compositions to be used for the production of the plastic substrates and the acrylic resins can contain customary additives of all kinds. These include, among others, antistatic agents, antioxidants, mold release agents, flame retardants, lubricants, Dyes, flow improvers, fillers, light stabilizers and organic phosphorus compounds, such as phosphites, phosphorinanes, phospholanes or phosphonates, pigments, weathering protection agents and plasticizers. However, the amount of additives is limited to the application.
Besonders bevorzugte Formmassen, die Poly(meth)acrylate umfassen, sind unter dem Handelsnamen Acrylite® von der Fa. Cyro Inc. USA kommerziell erhältlich. Bevorzugte Formmassen, die cycloolefinische Polymere umfassen, können unter dem Handelsnamen ©Topas von Ticona und ©Zeonex von Nippon Zeon bezogen werden. Polycarbonat- Formmassen sind beispielsweise unter dem Handelsnamen ®Makrolon von Bayer oder ®Lexan von General Electric erhältlich.Particularly preferred molding compositions which comprise poly (meth) acrylates are commercially available under the trade name Acrylite® from Cyro Inc. USA. Preferred molding compositions comprising cycloolefinic polymers can be obtained under the trade names © Topas from Ticona and © Zeonex from Nippon Zeon. Polycarbonate molding compositions are available, for example, under the trade name ®Makrolon from Bayer or ®Lexan from General Electric.
Besonders bevorzugt umfasst das Kunststoffsubstrat mindestens 80 Gew.-%, insbesondere mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Substrats, Poly(meth)acrylate, Polycarbonate und/oder cycloolefinische Polymere. Besonders bevorzugt bestehen die Kunststoffsubstrate aus Polymethylmethacrylat, wobei das Polymethylmethacrylat übliche Additive enthalten kann.The plastic substrate particularly preferably comprises at least 80% by weight, in particular at least 90% by weight, based on the total weight of the substrate, of poly (meth) acrylates, polycarbonates and / or cycloolefinic polymers. The plastic substrates particularly preferably consist of polymethyl methacrylate, it being possible for the polymethyl methacrylate to contain customary additives.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können Kunststoffsubstrate eine Schlagzähigkeit gemäß ISO 179/1 von mindestens 10 kJ/m2, bevorzugt mindestens 15 kJ/m2 aufweisen.According to a preferred embodiment, plastic substrates can have an impact strength according to ISO 179/1 of at least 10 kJ / m 2 , preferably at least 15 kJ / m 2 .
Die Form sowie die Größe des Kunststoffsubstrats sind nicht wesentlich für die vorliegende Erfindung. Im allgemeinen werden häufig platten- oder tafelförmige Substrate eingesetzt, die eine Dicke im Bereich von 1 mm bis 200 mm, insbesondere 5 bis 30 mm aufweisen. Bevor die Kunststoffsubstrate mit einer Beschichtung versehen werden, können diese durch geeignete Methoden aktiviert werden, um die Haftung zu verbessern. Hierzu kann beispielsweise das Kunststoffsubstrat mit einem chemischen und/oder physikalischen Verfahren behandelt werden, wobei das jeweilige Verfahren vom Kunststoffsubstrat abhängig ist.The shape and size of the plastic substrate are not essential to the present invention. In general, plate-shaped or tabular substrates are often used, which have a thickness in the range from 1 mm to 200 mm, in particular 5 to 30 mm. Before the plastic substrates are provided with a coating, these can be activated by suitable methods in order to improve the adhesion. For this purpose, for example, the plastic substrate can be treated with a chemical and / or physical method, the respective method being dependent on the plastic substrate.
Die Kunststoffkorper der vorliegenden Erfindung werden zunächst mit einer Siloxanbeschichtung versehen, die das Kunststoffsubstrat gegen den photokatalytischen Abbau durch die photokatalytisch wirkende Ti02 enthaltende Beschichtung (b) schützt.The plastic bodies of the present invention are first provided with a siloxane coating, which protects the plastic substrate against the photocatalytic degradation by the photocatalytically active coating containing TiO 2 (b).
Kratzfeste Siloxanlacke, die zur Herstellung der Beschichtung (a) dienen können, sind an sich bekannt und werden zur Ausrüstung von polymeren Verglasungsmaterialien eingesetzt. Sie zeichnen sich aufgrund ihres anorganischen Charakters durch gute Beständigkeit gegenüber UV- Strahlung und Witterungseinflüssen aus. Die Herstellung derartiger Lacke wird beispielsweise in EP-A-0 073911 beschrieben. Üblich sind unter anderem Lacke, die neben den Siloxan-Kondensationsprodukten Wasser und/oder Alkohol als Lösungsmittel enthalten.Scratch-resistant siloxane lacquers which can be used to produce the coating (a) are known per se and are used to finish polymeric glazing materials. Due to their inorganic character, they are characterized by good resistance to UV radiation and weather influences. The production of such paints is described, for example, in EP-A-0 073911. Among other things, varnishes that contain water and / or alcohol as a solvent in addition to the siloxane condensation products are common.
Diese Siloxanlacke können unter anderem durch Kondensation oder Hydrolyse von organischen Siliciumverbindungen der allgemeinen FormelThese siloxane lacquers can be produced, inter alia, by condensation or hydrolysis of organic silicon compounds of the general formula
(I)(I)
R1nSiX4.n (I), worin R1 eine 1 bis 20 Kohlenstoffatome aufweisende Gruppe, X ein Alkoxyrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder ein Halogen und n eine ganze Zahl von 0 bis 3 darstellt, wobei verschiedene Reste X oder R1 jeweils gleich oder unterschiedlich sein können, erhalten werden. Der Ausdruck "eine 1 bis 20 Kohlenstoff aufweisende Gruppe" kennzeichnet Reste organischer Verbindungen mit 1 bis 20 Kohlenstoff atomen. Er umfaßt Alkyl-, Cycloalkyl-, aromatische Gruppen, Alkenylgruppen und Alkinylgruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, sowie heteroalipatische und heteroaromatische Gruppen, die neben Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen insbesondere Sauerstoff-, Stickstoff-, Schwefel- und Phosphoratome aufweisen. Dabei können die genannten Gruppen verzweigt oder nicht verzweigt sein, wobei der Rest R1 substituiert oder unsubstituiert sein kann. Zu den Substituenten gehören insbesondere Halogene, 1 bis 20 Kohlenstoff aufweisende Gruppen, Nitro-, Sulfonsäure- , Alkoxy-, Cycloalkoxy-, Alkanoyl-, Alkoxycarbonyl-, Sulfonsäureester-, Sulfinsäure-, Sulfinsäureester-, Thiol-, Cyanid-, Epoxy-, (Meth)acryloyl-, Amino- und Hydroxygruppen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Ausdruck "Halogen" ein Fluor-, Chlor-, Brom- oder lodatom.R 1 nSiX 4 . n (I), in which R 1 is a group having 1 to 20 carbon atoms, X is an alkoxy radical with 1 to 20 carbon atoms or a halogen and n is an integer from 0 to 3, where different radicals X or R 1 are each the same or different can be obtained. The expression "a group having 1 to 20 carbon" denotes residues of organic compounds with 1 to 20 carbon atoms. It includes alkyl, cycloalkyl, aromatic groups, alkenyl groups and alkynyl groups with 1 to 20 carbon atoms, as well as heteroalipatic and heteroaromatic groups which, in addition to carbon and hydrogen atoms, have in particular oxygen, nitrogen, sulfur and phosphorus atoms. The groups mentioned can be branched or non-branched, the radical R 1 being substituted or unsubstituted. The substituents include in particular halogens, groups having 1 to 20 carbon, nitro, sulfonic acid, alkoxy, cycloalkoxy, alkanoyl, alkoxycarbonyl, sulfonic acid ester, sulfinic acid, sulfinic acid ester, thiol, cyanide, epoxy, (Meth) acryloyl, amino and hydroxy groups. In the context of the present invention, the term "halogen" denotes a fluorine, chlorine, bromine or iodine atom.
Zu den bevorzugten Alkylgruppen gehören die Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, 1-Butyl-, 2-Butyl-, 2-Methylpropyl-, tert.-Butyl-, Pentyl-, 2-Methylbutyl-, 1 ,1-Dimethylpropyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl-, 1 ,1 ,3,3- Tetramethylbutyl-, Nonyl-, 1-Decyl-, 2-Decyl-, Undecyl-, Dodecyl-, Pentadecyl- und die Eicosyl-Gruppe.The preferred alkyl groups include the methyl, ethyl, propyl, isopropyl, 1-butyl, 2-butyl, 2-methylpropyl, tert-butyl, pentyl, 2-methylbutyl, 1, 1 -Dimethylpropyl, hexyl, heptyl, octyl, 1, 1, 3,3-tetramethylbutyl, nonyl, 1-decyl, 2-decyl, undecyl, dodecyl, pentadecyl and the eicosyl group ,
Zu den bevorzugten Cycloalkylgruppen gehören die Cyclopropyl-, Cyclobutyl-, Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Cycloheptyl- und die Cyclooctyl- Gruppe, die gegebenenfalls mit verzweigten oder nicht verzweigten Alkylgruppen substituiert sind.The preferred cycloalkyl groups include the cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl and the cyclooctyl group, which are optionally substituted by branched or unbranched alkyl groups.
Zu den bevorzugten Alkenylgruppen gehören die Vinyl-, Allyl-, 2-Methyl-2- propen-, 2-Butenyl-, 2-Pentenyl-, 2-Decenyl- und die 2-Eicosenyl-Gruppe. Zu den bevorzugten Alkinylgruppen gehören die Ethinyl-, Propargyl-, 2- Methyl-2- propin, 2-Butinyl-, 2-Pentinyl- und die 2-Decinyl-Gruppe.The preferred alkenyl groups include the vinyl, allyl, 2-methyl-2-propene, 2-butenyl, 2-pentenyl, 2-decenyl and the 2-eicosenyl groups. The preferred alkynyl groups include the ethynyl, propargyl, 2-methyl-2-propyne, 2-butynyl, 2-pentynyl and the 2-decynyl group.
Zu den bevorzugten Alkanoylgruppen gehören die Formyl-, Acetyl-, Propionyl-, 2-Methylpropionyl-, Butyryl-, Valeroyl-, Pivaloyl-, Hexanoyl-, Decanoyl- und die Dodecanoyl-Gruppe.The preferred alkanoyl groups include the formyl, acetyl, propionyl, 2-methylpropionyl, butyryl, valeroyl, pivaloyl, hexanoyl, decanoyl and dodecanoyl groups.
Zu den bevorzugten Alkoxycarbonylgruppen gehören die Methoxycarbonyl-, Ethoxycarbonyl-, Propoxycarbonyl-, Butoxycarbonyl-, tert.-Butoxycarbonyl-, Hexyloxycarbonyl-, 2-MethylhexyIoxycarbonyl-, Decyloxycarbonyl- oder Dodecyloxycarbonyl-Gruppe.The preferred alkoxycarbonyl groups include the methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, propoxycarbonyl, butoxycarbonyl, tert-butoxycarbonyl, hexyloxycarbonyl, 2-methylhexyloxycarbonyl, decyloxycarbonyl or dodecyloxycarbonyl group.
Zu den bevorzugten Alkoxygruppen gehören die Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy-, Butoxy-, tert.-Butoxy-, Hexyloxy-, 2-Methylhexyloxy-, Decyloxy- oder Dodecyloxy-Gruppe.The preferred alkoxy groups include the methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, tert-butoxy, hexyloxy, 2-methylhexyloxy, decyloxy or dodecyloxy group.
Zu den bevorzugten Cycloalkoxygruppen gehören Cycloalkoxygruppen, deren Kohlenwasserstoffrest eine der vorstehend genannten bevorzugten Cycloalkylgruppen ist.The preferred cycloalkoxy groups include cycloalkoxy groups whose hydrocarbon radical is one of the preferred cycloalkyl groups mentioned above.
Zu den bevorzugten heteroaliphatischen Gruppen gehören die vorstehend genannten bevorzugten Cycloalkylreste, in denen mindestens eine Kohlenstoff-Einheit durch O, S oder eine Gruppe NR8 ersetzt ist und R8 Wasserstoff, eine 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisende Alkyl-, eine 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisende Alkoxy- oder eine Arylgruppe bedeutet.The preferred heteroaliphatic groups include the abovementioned preferred cycloalkyl radicals in which at least one carbon unit has been replaced by O, S or a group NR 8 and R 8 is hydrogen, an alkyl having 1 to 6 carbon atoms and one having 1 to 6 carbon atoms Alkoxy or an aryl group means.
Erfindungsgemäß bezeichnen aromatische Gruppen Reste ein oder mehrkerniger aromatischer Verbindungen mit vorzugsweise 6 bis 14, insbesondere 6 bis 12 C-Atomen. Heteroaromatische Gruppen kennzeichnen Arylreste, worin mindestens eine CH-Gruppe durch N ersetzt ist und/oder mindestens zwei benachbarte CH-Gruppen durch S, NH oder O ersetzt sind. Erfindungsgemäß bevorzugte aromatische oder heteroaromatische Gruppen leiten sich von Benzol, Naphthalin, Biphenyl, Diphenylether, Diphenylmethan, Diphenyldimethylmethan, Bisphenon, Diphenylsulfon, Thiophen, Furan, Pyrrol, Thiazol, Oxazol, Imidazol, Isothiazol, Isoxazol, Pyrazol, 1 ,3,4-Oxadiazol, 2,5-Diphenyl-1 ,3,4- oxadiazol, 1 ,3,4-Thiadiazol, 1 ,3,4-Triazol, 2,5-Diphenyl-1 ,3,4-triazol, 1 ,2,5- Triphenyl-1 ,3,4-triazol, 1 ,2,4-Oxadiazol, 1 ,2,4-Thiadiazol, 1 ,2,4-Triazol, 1 ,2,3-Triazol, 1 ,2,3,4-Tetrazol, Benzo[b]thiophen, Benzo[b]furan, Indol, Benzo[c]thiophen, Benzo[c]furan, Isoindol, Benzoxazol, Benzothiazol, Benzimidazol, Benzisoxazol, Benzisothiazol, Benzopyrazol, Benzothiadiazol, Benzotriazol, Dibenzofuran, Dibenzothiophen, Carbazol, Pyridin, Pyrazin, Pyrimidin, Pyridazin, 1 ,3,5-Triazin, 1 ,2,4-Triazin, 1 ,2,4,5- Triazin, Chinolin, Isochinolin, Chinoxalin, Chinazolin, Cinnolin, 1 ,8- Naphthyridin, 1 ,5-Naphthyridin, 1 ,6-Naphthyridin, 1 ,7-Naphthyridin, Phthalazin, Pyridopyrimidin, Purin, Pteridin oder 4H-Chinolizin, Diphenylether, Anthracen und Phenanthren ab.According to the invention, aromatic groups denote residues of mono- or polynuclear aromatic compounds with preferably 6 to 14, in particular 6 to 12, carbon atoms. Heteroaromatic groups characterize aryl radicals, in which at least one CH group is represented by N is replaced and / or at least two adjacent CH groups are replaced by S, NH or O. Aromatic or heteroaromatic groups preferred according to the invention are derived from benzene, naphthalene, biphenyl, diphenyl ether, diphenylmethane, diphenyldimethylmethane, bisphenone, diphenylsulfone, thiophene, furan, pyrrole, thiazole, oxazole, imidazole, isothiazole, isoxazole, 3,4-oxazole, pyrazole , 2,5-diphenyl-1, 3,4-oxadiazole, 1, 3,4-thiadiazole, 1, 3,4-triazole, 2,5-diphenyl-1, 3,4-triazole, 1, 2.5 Triphenyl-1, 3,4-triazole, 1, 2,4-oxadiazole, 1, 2,4-thiadiazole, 1, 2,4-triazole, 1, 2,3-triazole, 1, 2,3,4 -Tetrazole, benzo [b] thiophene, benzo [b] furan, indole, benzo [c] thiophene, benzo [c] furan, isoindole, benzoxazole, benzothiazole, benzimidazole, benzisoxazole, benzisothiazole, benzopyrazole, benzothiadiazole, benzotriazole, dibenzothuran , Carbazole, pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, 1, 3,5-triazine, 1, 2,4-triazine, 1, 2,4,5-triazine, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, quinazoline, cinnoline, 1, 8 - naphthyridine, 1, 5-naphthyridine, 1, 6-naphthyridine, 1, 7-naphthyridine, phthalazine, pyride opyrimidine, purine, pteridine or 4H-quinolizine, diphenyl ether, anthracene and phenanthrene.
Bevorzugte Reste R1 lassen sich durch die Formeln (II),Preferred radicals R 1 can be represented by the formulas (II),
-(CH2)mNH-[(CH2)n-NH]pH (II), worin m und n für eine Zahl von 1 bis 6, und p für null oder eins steht, oder die Formel (III)- (CH 2 ) m NH - [(CH 2 ) n -NH] p H (II), in which m and n are a number from 1 to 6 and p is zero or one, or the formula (III)
Figure imgf000022_0001
worin q für eine Zahl von 1 bis 6 steht, oder die Formel (IV)
Figure imgf000022_0001
wherein q is a number from 1 to 6, or the formula (IV)
Figure imgf000022_0002
worin R2 Methyl oder Wasserstoff und r eine Zahl von 1 bis 6 bedeutet, darstellen.
Figure imgf000022_0002
wherein R 2 is methyl or hydrogen and r represents a number from 1 to 6.
Ganz besonders bevorzugt stellt der Rest R1 eine Methyl- oder Ethylgruppe dar.The radical R 1 very particularly preferably represents a methyl or ethyl group.
Hinsichtlich der Definition der Gruppe X in Formel (I) bezüglich der Alkoxygruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatome sowie des Halogens sei auf die zuvor genannte Definition verwiesen, wobei der Alkylrest der Alkoxygruppe bevorzugt ebenfalls durch die zuvor dargelegten Formeln (II), (III) oder (IV) darstellbar ist. Bevorzugt stellt die Gruppe X ein Methoxy- oder Ethoxyrest oder ein Brom- oder Chloratom dar.With regard to the definition of the group X in formula (I) with respect to the alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms and the halogen, reference is made to the aforementioned definition, the alkyl radical of the alkoxy group preferably likewise being represented by the formulas (II), (III) or (IV) can be represented. Group X is preferably a methoxy or ethoxy radical or a bromine or chlorine atom.
Diese Verbindungen können einzeln oder als Mischung verwendet werden, um Siloxanlacke herzustellen.These compounds can be used individually or as a mixture to produce siloxane paints.
Je nach Anzahl der Halogene oder über Sauerstoff an das Silicium gebundene Alkoxygruppen bilden sich Ketten oder verzweigte Siloxane durch Hydrolyse bzw. Kondensation aus den Silanverbindungen der Formel (I). Bevorzugt weisen mindestens 60 Gew.-%, insbesondere mindestens 80 Gew.-% der eingesetzten Silanverbindungen mindestens drei Alkoxygruppen oder Halogenatome auf, bezogen auf das Gewicht der kondensierbaren Silane.Depending on the number of halogens or alkoxy groups bonded to the silicon via oxygen, chains or branched siloxanes are formed from the silane compounds of the formula (I) by hydrolysis or condensation. At least 60% by weight, in particular at least 80% by weight, of the silane compounds used preferably have at least three alkoxy groups or halogen atoms, based on the weight of the condensable silanes.
Tetraalkoxysilane umfassen Tetramethoxysilan, Tetraethoxysilan, Tetra-n-propoxysilan, Tetra-i-propoxysilan und Tetra-n-butoxysilane; Trialkoxysilane umfassen Methyl-trimethoxysilan, Methyl-triethoxysilan, Ethyl-trimethoxysilan, n-Propyl-trimethoxysilan, n-Propyl-triethoxysilan, i-Propyl-triethoxysilan, i-Propyl-trimethoxysilan, i-Propyl-tripropoxysilan, n-Butyl-trimethoxysilan, n-Butyl-triethoxysilan, n-Pentyl-trimethoxysilan, n-Hexyl-trimethoxysilan, n-Heptyl-trimethoxysilan, n-Octyl-trimethoxysilan, Vinyl-trimethoxysilan, Vinyl-triethoxysilan, Cyclohexyl-trimethoxysilan, Cyclohexyl-triethoxysilan, Phenyl-trimethoxysilan, 3-Chlorpropyl- trimethoxysilan, 3-Chlorpropyl-triethoxysilan, 3,3,3-Trifluorpropyl- trimethoxysilan, 3,3,3-Trifluorpropyl-triethoxysilan, 3-Aminopropyl- trimethoxysilan, 3-Aminopropyl-triethoxysilan, 2-Hydroxyethyl- trimethoxysilan, 2-Hydroxyethyl-triethoxysilan, 2-Hydroxypropyl-trimethoxysilan, 2-Hydroxypropyl-triethoxysilan, 3-Hydroxypropyl-trimethoxysilan, 3-Hydroxypropyl-triethoxysilan, 3-Mercaptopropyl-trimethoxysilan, 3-Mercaptopropyl-triethoxysilan, 3-lsocyanatopropyl-trimethoxysilan, 3-lsocianatopropyl-triethoxysilan, 3-Glycidoxypropyl-trimethoxysilan, 3-Glycidoxypropyl-triethoxysilan, 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyl-trimethoxysilan, 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyl-triethoxysilan, 3-(Meth)acryloxypropyl- trimethoxysilan, 3-(Meth)acryloxypropyl-triethoxysilan, 3-Ureidopropyl- trimethoxysilan und 3-Ureidopropyl-triethoxysilan;Tetraalkoxysilanes include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetra-i-propoxysilane and tetra-n-butoxysilane; Trialkoxysilanes include methyl-trimethoxysilane, methyl-triethoxysilane, ethyl-trimethoxysilane, n-propyl-trimethoxysilane, n-propyl-triethoxysilane, i-propyl-triethoxysilane, i-propyl-trimethoxysilane, i-propyl-tripropoxysilane, n-butyl-triethoxysilane, n-pentyl-trimethoxysilane, n-hexyl-trimethoxysilane, n-heptyl-trimethoxysilane, n-octyl-trimethoxysilane, vinyl-trimethoxysilane, vinyl-triethoxysilane, cyclohexyl-trimethoxysilane, phenyloxililylylyl, cyclohexylilylylylylylilylilylylyliloxylilane, cyclohexylilylilyl, cyclohexylilylylilyl, cyclohexylilylilyl, cyclohexylilylylilyl, cyclohexylilylylilyl, cyclohexylilylilyl, cyclohexylilylilyl, cyclohexylilylilyl, cyclohexylilylyliloxylilyl, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltriethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 2-hydroxysilane 2-hydroxyethyl-triethoxysilane, 2-hydroxypropyl-trimethoxysilane, 2-hydroxypropyl-triethoxysilane, 3-hydroxypropyl-trimethoxysilane, 3-hydroxypropyl-triethoxysilane, 3-mercaptopropyl-trimethoxysilane, 3-mercaptopropyl-triethoxysiloxilane, 3-mercaptopropyl-triethoxysilane, lso cianatopropyl-triethoxysilane, 3-glycidoxypropyl-trimethoxysilane, 3-glycidoxypropyl-triethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl-trimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl-triethoxysilane, 3- (meth) acryloxysilane , 3- (meth) acryloxypropyl-triethoxysilane, 3-ureidopropyl-trimethoxysilane and 3-ureidopropyl-triethoxysilane;
Dialkoxysilane umfassen Dimethyldimethoxysilan, Dimethyl-diethoxysilan, Diethyl-dimethoxysilan, Diethyl-diethoxysilan, Di-n-propyl-dimethoxysilan, Di-n-propyldiethoxysilan, Di-i-propyl-dimethoxysilan, Di-i-propyl-diethoxysilan, Di-n-butyl-dimethoxysilan, Di-n-butyldiethoxysi- lan, Di-n-pentyl-dimethoxysilan, Di-n-pentyl-diethoxysilan, Di-n-hexyl-dimethoxysilan, Di-n-hexyl-diethoxysilan, Di-n- peptyl-dimethoxysilan, Di-n-peptyl-diethoxysilan, Di-n-octyl- dimethoxysilan, Di-n-octyl-diethoxysilan, Di-n-cyclohexyl-dimethoxysilan, Di-n-cyclohexyl-diethoxysilan, Diphenyl-dimethoxysilan und Diphenyl- diethoxysilan.Dialkoxysilanes include dimethyldimethoxysilane, dimethyl-diethoxysilane, diethyl-dimethoxysilane, diethyl-diethoxysilane, di-n-propyl-dimethoxysilane, di-n-propyldiethoxysilane, di-i-propyl-dimethoxysilane, di-n-propylane diet butyl-dimethoxysilane, di-n-butyldiethoxysilane, di-n-pentyl-dimethoxysilane, di-n-pentyl-diethoxysilane, di-n-hexyl-dimethoxysilane, di-n-hexyl-diethoxysilane, di-n-peptyl- dimethoxysilane, di-n-peptyl-diethoxysilane, di-n-octyl-dimethoxysilane, di-n-octyl-diethoxysilane, di-n-cyclohexyl-dimethoxysilane, Di-n-cyclohexyl-diethoxysilane, diphenyl-dimethoxysilane and diphenyl-diethoxysilane.
Besonders bevorzugt sind Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Ethyltrimethoxysilan und Ethyltriethoxysilan. Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung beträgt der Anteil dieser besonders bevorzugten Alkyltrialkoxysilanen mindestens 80 Gew.-%, insbesondere mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der eingesetzten Silanverbindungen.Methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane and ethyltriethoxysilane are particularly preferred. According to a particular aspect of the present invention, the proportion of these particularly preferred alkyl trialkoxysilanes is at least 80% by weight, in particular at least 90% by weight, based on the weight of the silane compounds used.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung könne auch Siloxanlacke eingesetzt werden, die kolloidal gelöste Si02-Partikel enthalten. Derartige Lösungen können nach dem Sol-Gel-Verfahren erhalten werden, wobei insbesondere Tetraalkoxysilane und/oder Tetrahalogensilane kondensiert werden.According to a further aspect of the present invention, it is also possible to use siloxane paints which contain colloidally dissolved SiO 2 particles. Such solutions can be obtained by the sol-gel process, in particular tetraalkoxysilanes and / or tetrahalosilanes being condensed.
Üblich werden aus den zuvor genannten Silanverbindungen wasserhaltige Beschichtungsmittel dargestellt, indem man siliciumorganischen Verbindungen, mit einer zur Hydrolyse ausreichenden Menge Wasser, d.h. >, 0,5 Mol Wasser pro Mol der zur Hydrolyse vorgesehenen Gruppen, wie z.B. Alkoxygruppen hydrolysiert, vorzugsweise unter Säurekatalyse. Als Säuren können z.B. anorganische Säuren, wie Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäue, Salpetersäure usw., oder organische Säuren, wie Carbonsäuren, organische Sulfonsäuren usw., oder saure Ionenaustauscher zugesetzt werden, wobei der pH der Hydrolyse reaktion in der Regel zwischen 2 und 4,5, vorzugsweise bei 3 liegt. Im allgemeinen zeigt sich nach dem Zusammengeben der Reaktionspartner ein Temperaturanstieg. In gewissen Fällen kann es notwendig werden, zum Start der Reaktion von außen Wärme zuzuführen, beispielsweise durch Erwärmen des Ansatzes auf 40 - 50°C. Im allgemeinen wird darauf geachtet, daß die Reaktionstemperatur 55°C nicht überschreitet. Die Reaktionsdauer ist in der Regel relativ kurz, sie liegt üblich unter einer Stunde, beispielsweise bei 45 min.Water-containing coating compositions are usually prepared from the abovementioned silane compounds by hydrolysing organosilicon compounds with an amount of water sufficient for the hydrolysis, ie> 0.5 mol of water per mole of the groups intended for the hydrolysis, for example alkoxy groups, preferably with acid catalysis. Examples of acids which can be added are inorganic acids, such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, etc., or organic acids, such as carboxylic acids, organic sulfonic acids, etc., or acidic ion exchangers, the pH of the hydrolysis reaction generally being between 2 and 4, 5, preferably 3. In general, an increase in temperature is evident after the reactants have been combined. In certain cases, it may be necessary to apply heat from the outside at the start of the reaction, for example by heating the batch to 40-50 ° C. In general, care is taken to ensure that the reaction temperature does not exceed 55 ° C. The reaction time is usually relatively short, it is usually less than one hour, for example 45 minutes.
Die Silanverbindungen können zu Polymeren kondensiert werden, die im allgemeinen ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts Mw im Bereich von 100 bis 20000, bevorzugt 200 bis 10000 und besonders bevorzugt 500 bis 1500 g/Mol aufweisen. Diese Molmasse kann beispielsweise durch NMR-Spektroskopie bestimmt werden.The silane compounds can be condensed to give polymers which generally have a weight average molecular weight M w in the range from 100 to 20,000, preferably 200 to 10,000 and particularly preferably 500 to 1500 g / mol. This molar mass can be determined, for example, by NMR spectroscopy.
Die Kondensationsreaktion kann beispielsweise durch Kühlen auf Temperaturen unter 0°C oder durch Erhöhen des pH-Wertes mit geeigneten Basen, beispielsweise Alkali- oder Erdalkalihydroxiden, abgebrochen werden.The condensation reaction can be stopped, for example, by cooling to temperatures below 0 ° C. or by increasing the pH with suitable bases, for example alkali metal or alkaline earth metal hydroxides.
Zur weiteren Bearbeitung kann ein Teil des Wasser-Alkoholgemisches und der flüchtigen Säuren aus der Reaktionsmischung abgetrennt werden, beispielsweise durch Destillation.For further processing, part of the water-alcohol mixture and the volatile acids can be separated from the reaction mixture, for example by distillation.
Anschließend kann mit geeigneten organischen Lösungsmitteln, wie z.B. Alkoholen, wie Ethanol, Methanol, Isopropanol, Butanol, Ethern, wie Diethylether, Dioxan, Ethern und Estern von Polyolen, wie z.B. Ethylenglykol, Propylenglykol sowie Ether und Estern dieser Verbindungen, Kohlenwasserstoffen, z.B. aromatischen Kohlenwasserstoffen, Ketonen, wie Aceton, Methylethylketon, der Feststoffgehalt auf ca. 15 - 35 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, eingestellt werden. Besonders bevorzugt ist als Lösungsmittel Ethanol und/oder Propanol-2.Then with suitable organic solvents such as alcohols such as ethanol, methanol, isopropanol, butanol, ethers such as diethyl ether, dioxane, ethers and esters of polyols such as ethylene glycol, propylene glycol and ethers and esters of these compounds, hydrocarbons, for example aromatic hydrocarbons , Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, the Solids content to about 15-35 wt .-%, based on the total weight of the mixture. Ethanol and / or propanol-2 is particularly preferred as the solvent.
Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, den Beschichtungsmitteln solche Lösungsmittel zuzusetzen, die normalerweise den als Substrat der Beschichtung vorgesehenen Kunststoff anlösen. Im Falle von Polymethylmethacrylat (PMMA) als Substrat empfiehlt sich beispielsweise ein Zusatz von Lösungsmitteln, wie Toluol, Aceton, Tetrahydrofuran in Mengen, die 2 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mittel, ausmachen. Der Wassergehalt wird im allgemeinen auf 5 - 20 Gew.-%, vorzugsweise auf 11 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mittel, eingestellt.It has also proven to be advantageous to add to the coating compositions those solvents which normally dissolve the plastic provided as the substrate for the coating. In the case of polymethyl methacrylate (PMMA) as the substrate, it is advisable, for example, to add solvents such as toluene, acetone, tetrahydrofuran in amounts which make up 2 to 20% by weight, based on the total weight of the composition. The water content is generally adjusted to 5-20% by weight, preferably 11 to 15% by weight, based on the total weight of the compositions.
Zur Verbesserung der Lagerfähigkeit kann der pH-Wert der wasserhaltigen Siloxanlacke auf einen Bereich von 3 - 6 eingestellt werden, bevorzugt zwischen 4,5 und 5,5. Zu diesem Zweck können beispielsweise auch Additive, insbesondere Propionamid zugegeben werden, die in EP-A-0 073 911 beschrieben sind.To improve the shelf life, the pH of the water-containing siloxane paints can be adjusted to a range from 3 to 6, preferably between 4.5 and 5.5. For this purpose, it is also possible, for example, to add additives, in particular propionamide, which are described in EP-A-0 073 911.
Die erfindungsgemäß einsetzbaren Siloxanlacke können Härtungskatalysatoren, beispielsweise in Form von Zinkverbindungen und/oder anderer Metallverbindungen, wie Kobalt-, Kupfer- oder Calciumverbindungen, insbesondere deren Octoate oder Naphthenate, enthalten. Der Anteil der Härtungskatalysatoren beträgt in der Regel 0,1 - 2,5 Gew.-%, speziell 0,2 - 2 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Siloxanlack, ohne daß hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll. Besonders genannt seien beispielsweise Zinknaphthenat, -octoat, -acetat, -sulfat usw. Die zuvor beschriebenen Siloxanlacke können kommerziell unter dem Handelsnamen ©Acriplex 100 und ©Acriplex 180 SR von Röhm GmbH & Co. KG erhalten werden.The siloxane lacquers which can be used according to the invention can contain curing catalysts, for example in the form of zinc compounds and / or other metal compounds, such as cobalt, copper or calcium compounds, in particular their octoates or naphthenates. The proportion of curing catalysts is generally 0.1-2.5% by weight, especially 0.2-2% by weight, based on the total siloxane lacquer, without any intention that this should impose a restriction. Zinc naphthenate, octoate, acetate, sulfate, etc. are particularly mentioned. The siloxane paints described above can be obtained commercially from Röhm GmbH & Co. KG under the trade names © Acriplex 100 and © Acriplex 180 SR.
Die zuvor dargelegten Siloxanlacke können mit jeder bekannten Methode auf die Kunststoffsubstrate aufgebracht werden. Hierzu gehören unter anderem Tauchverfahren, Sprühverfahren, Rakeln, Flutbeschichtungen und Rollen- oder Walzenauftrag.The siloxane paints described above can be applied to the plastic substrates using any known method. These include immersion processes, spray processes, doctor blades, flood coatings and roller or roller application.
Die so aufgetragenen Siloxanlacke lassen sich im allgemeinen in relativ kurzer Zeit, beispielsweise innerhalb 2 bis 6 Stunden, in der Regel innerhalb ca. 3 bis 5 Stunden und bei vergleichsweise niedriger Temperatur, beispielsweise bei 70 - 110°C, vorzugsweise bei ca. 80°C zu hervorragend kratz- und haftfesten Beschichtungen aushärten.The siloxane lacquers applied in this way can generally be in a relatively short time, for example within 2 to 6 hours, generally within about 3 to 5 hours and at a comparatively low temperature, for example at 70-110 ° C., preferably at about 80 ° C cure to excellent scratch and adhesive coatings.
Die Schichtdicke der Siloxan-Beschichtung (a) ist relativ unkritisch. Im allgemeinen liegt diese Größe nach der Härtung aber in einem Bereich von 1 bis 50 μm, bevorzugt 1 ,5 bis 30 μm und besonders bevorzugt 3 bis 15 m, ohne dass hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll. Die Schichtdicken der Beschichtungen (a), (b) und/oder (c) kann durch eine Aufnahme eines Rasterelektronen-Mikroskops (REM) bestimmt werden.The layer thickness of the siloxane coating (a) is relatively uncritical. In general, however, this size after hardening is in a range from 1 to 50 μm, preferably 1.5 to 30 μm and particularly preferably 3 to 15 μm, without any intention that this should impose a restriction. The layer thicknesses of the coatings (a), (b) and / or (c) can be determined by taking a scanning electron microscope (SEM).
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung beträgt der polare Anteil der Oberflächenenergie nach dem Aushärten der ersten Siloxanschicht vorzugsweise höchstens 8 mN/m, besonders bevorzugt höchstens 6 mN/m. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt der Anteil des Siliciums der Siloxan-Beschichtung (a) nach der Härtung mindestens 20 Gew.-%, bevorzugt mindestens 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung, ohne dass hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll. Der Anteil des Kohlenstoffs beträgt bevorzugt höchstens 36 Gew.-%, insbesondere höchstens 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung. Diese Anteile können mittels einer Elementaranalyse nach J. Liebig oder durch Atomabsorptionsspektrokopie (AAS) bestimmt werden.According to a particular aspect of the present invention, the polar fraction of the surface energy after curing of the first siloxane layer is preferably at most 8 mN / m, particularly preferably at most 6 mN / m. According to a preferred embodiment of the present invention, the proportion of silicon in the siloxane coating (a) after curing is at least 20% by weight, preferably at least 30% by weight, based on the total weight of the coating, without being restricted thereby should. The proportion of carbon is preferably at most 36% by weight, in particular at most 25% by weight, based on the total weight of the coating. These proportions can be determined by an elementary analysis according to J. Liebig or by atomic absorption spectroscopy (AAS).
Nach dem Härten der ersten Siloxanbeschichtung wird die Oberfläche aktiviert, indem der polare Anteil der Oberflächenenergie der ausgehärteten Siloxanbeschichtung auf einen Wert von mindestens 10 mN/m erhöht wird. Besonders bevorzugt wird der polare Anteil der Oberflächenenergie auf mindestens 15 mN/m erhöht.After the first siloxane coating has hardened, the surface is activated by increasing the polar portion of the surface energy of the hardened siloxane coating to a value of at least 10 mN / m. The polar fraction of the surface energy is particularly preferably increased to at least 15 mN / m.
Die Oberflächenenergie wird nach der Methode von Ownes-Wendt-Rabel & Kaelble bestimmt. Hierzu werden Messreihen mit der Standard-Serie nach Busscher durchgeführt, bei der als Testflüssigkeiten Wasser [SFT 72,1 mN/m], Formamid [SFT 56,9 mN/m, Dijodmethan [SFT 50,0 mN/m] und alpha-Bromnaphthalin [SFT 44,4 mN/m] eingesetzt werden. Die Messung wird bei 20°C durchgeführt. Die Oberflächenspannung und der polare und disperse Anteil dieser Testflüssigkeiten sind bekannt und werden zur Berechnung der Oberflächenenergie des Substrats eingesetzt.The surface energy is determined using the Ownes-Wendt-Rabel & Kaelble method. For this purpose, series of measurements are carried out using the standard Busscher series, in which the test liquids are water [SFT 72.1 mN / m], formamide [SFT 56.9 mN / m, diiodomethane [SFT 50.0 mN / m] and alpha- Bromonaphthalene [SFT 44.4 mN / m] can be used. The measurement is carried out at 20 ° C. The surface tension and the polar and disperse portion of these test liquids are known and are used to calculate the surface energy of the substrate.
Die Oberflächenenergie kann mit einem Kontaktwinkelmesssystem G40 der Fa. Krüss, Hamburg bestimmt werden, wobei die Durchführung im Benutzerhandbuch des Kontaktwinkelmesssystems G40, 1993 beschrieben ist. Hinsichtlich der Berechnungsmethoden sei auf A. W. Neumann, Über die Messmethodik zur Bestimmung grenzflächenenergetischer Größen, Teil I, Zeitschrift für Phys. Chem., Bd. 41 , S. 339-352 (1964), und A. W. Neumann, Über die Messmethodik zur Bestimmung grenzflächenenergetischer Größen, Teil II, Zeitschrift für Phys. Chem., Bd. 43, S. 71-83 (1964) verwiesen.The surface energy can be determined with a contact angle measuring system G40 from Krüss, Hamburg, the implementation being described in the user manual of the contact angle measuring system G40, 1993. Regarding the calculation methods, be on AW Neumann, About the Measurement Methodology for the Determination of Surface Energy Sizes, Part I, Zeitschrift für Phys. Chem., Vol. 41, pp. 339-352 (1964), and AW Neumann, About the Measurement Methodology for Determining Interfacial Energy Quantities, Part II, Zeitschrift für Phys. Chem., Vol. 43, pp. 71-83 (1964).
Zur Aktivierung des Siloxangrundlacks sind verschiedene physikalische und chemische Verfahren geeignet. Hierzu gehören unter anderem eine Behandlung der Oberfläche mit chemische Verfahren, insbesondere mit Laugen, Coronabehandlung, Beflammen, Plasma- oder Atmosphärenplasma-Behandlung. Hierbei sind chemische Verfahren und Coronabehandlung bevorzugt.Various physical and chemical processes are suitable for activating the siloxane base coat. This includes, among other things, treating the surface with chemical processes, in particular with alkalis, corona treatment, flame treatment, plasma or atmospheric plasma treatment. Chemical processes and corona treatment are preferred.
Die Aktivierung kann auf chemischem Wege erfolgen, wobei das mit dem Siloxangrundlack beschichtete Substrat einer Behandlung mit vorzugsweise flüssigen Reagenzien unterworfen wird. Hierbei werden bevorzugt nur die obersten Atomlagen des Siloxanlacks angeätzt. Gemäß einem besonderen Aspekt wird die Oberfläche mit einer alkalischen Lösung behandelt, deren pH-Wert mindestens 10, bevorzugt mindestens 12 beträgt.The activation can take place chemically, the substrate coated with the siloxane base lacquer being subjected to a treatment with preferably liquid reagents. Here, only the uppermost atomic layers of the siloxane lacquer are preferably etched. According to a particular aspect, the surface is treated with an alkaline solution, the pH of which is at least 10, preferably at least 12.
Zum Beispiel kann das mit dem Siloxanlack beschichtete Substrat mit einer wäßrigen und/oder alkoholischen Lösung von Alkalimetallhydroxiden behandelt werden. Bevorzugte Alkohole sind Methanol, Ethanol, Propanol und/oder Butanol. Die Konzentration der Alkalimetallhydroxide liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 20, insbesondere 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Ätzlösung. Alkalimetalle sind insbesondere Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und/oder Cäsium. Hiervon sind Natrium und/oder Kalium bevorzugt. Die Einwirkzeit der alkalischen Lösung ist vom pH-Wert abhängig und kann daher in einem weiten Bereich liegen. Im allgemeinen genügen aber wenige Minuten. Besonders bevorzugt liegt die Einwirkzeit der alkalischen Lösung im Bereich von 30 Sekunden bis 60 Minuten, insbesondere 1 Minute bis 10 Minuten. Diese Oberflächenbehandlung kann beispielsweise durch Neutralwaschen oder Zugabe von Säuren abgebrochen werden.For example, the substrate coated with the siloxane lacquer can be treated with an aqueous and / or alcoholic solution of alkali metal hydroxides. Preferred alcohols are methanol, ethanol, propanol and / or butanol. The concentration of the alkali metal hydroxides is preferably in the range from 1 to 20, in particular 2 to 10,% by weight, based on the weight of the etching solution. Alkali metals are in particular lithium, sodium, potassium, rubidium and / or cesium. Of these, sodium and / or potassium are preferred. The exposure time of the alkaline solution depends on the pH value and can therefore be in a wide range. In general, a few minutes are sufficient. The exposure time of the alkaline solution is particularly preferably in the range from 30 seconds to 60 minutes, in particular 1 minute to 10 minutes. This surface treatment can be interrupted, for example, by washing neutral or adding acids.
Die alkalischen Lösungen können durch jede bekannte Methode auf die Siloxanbeschichtung aufgetragen werden. Diese Methoden wurden zuvor dargelegt.The alkaline solutions can be applied to the siloxane coating by any known method. These methods have been presented previously.
Des weiteren kann der polare Anteil der Oberflächenenergie durch Coronabehandlung erhöht werden. Diese Methode ist beispielsweise in EP-A-1 180 426 beschrieben. Die Behandlungsdauer richtet sich nach der eingesetzten Energie und liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 20 Sekunden, insbesondere von 2 bis 5 Sekunden. Ein zur Coronabehandlung geeigneter Generator kann beispielsweise von der Fa. Softal Electronic GmbH, Hamburg bezogen werden, der im Hochfrequenzbereich bei 20 bis 30 kHz betrieben werden kann (Generator 3005).Furthermore, the polar portion of the surface energy can be increased by corona treatment. This method is described for example in EP-A-1 180 426. The treatment time depends on the energy used and is preferably in a range from 1 to 20 seconds, in particular from 2 to 5 seconds. A generator suitable for corona treatment can be obtained, for example, from Softal Electronic GmbH, Hamburg, which can be operated in the high-frequency range at 20 to 30 kHz (generator 3005).
Nach der Aktivierung der ersten Siloxanschicht, die keine photokatalytisch wirksame Anteile enthält, wird eine zweite, Ti02-Partikel enthaltende Schicht aufgetragen.After the activation of the first siloxane layer, which contains no photocatalytically active components, a second layer containing Ti0 2 particles is applied.
Der Lack zur Herstellung der zweiten Schicht kann im wesentlichen dem ersten Siloxanlack entsprechen, wobei jedoch photokatalytisch wirksame Ti02-Partikel eingebracht werden müssen. Ein derartiger Lack kann beispielsweise hergestellt werden, indem man einen zuvor beschriebenen Siloxanlack mit einer wässrigen und/oder alkoholischen TiÖ2-Partikel enthaltenden Zusammensetzung mischt.The lacquer for producing the second layer can essentially correspond to the first siloxane lacquer, although photocatalytically active TiO 2 particles must be introduced. Such a lacquer can be produced, for example, by mixing a previously described siloxane lacquer with an aqueous and / or alcoholic composition containing TiO 2 particles.
Besonders geeignet sind insbesondere Beschichtungsmittel, die kollodial gelöste Si02-Partikel enthalten. Diese Partikel weisen bevorzugt die gleiche Größe auf wie die nachfolgend beschriebenen Ti02-Partikel. Derartige Dispersionen können nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellt werden, wobei insbesondere Tetraalkoxysilane und/oder Tetrahalogensilane kondensiert werden.Coating agents which contain colloidally dissolved SiO 2 particles are particularly suitable. These particles preferably have the same size as the Ti0 2 particles described below. Such dispersions can be prepared by the sol-gel process, in particular tetraalkoxysilanes and / or tetrahalosilanes being condensed.
Derartige Ti02-Partikel enthaltenden Zusammensetzungen sind unter anderem aus EP-A-0 826 663, EP-A-0 850 203 und EP-1 022 318 bekannt. Des weiteren können derartige Zusammensetzungen beispielsweise von Showa Denko Kabushiki Kaisha, Japan, unter dem Handelsnamen NTB 30A oder Toto Ltd., Japan kommerziell erhalten werden.Such compositions containing Ti0 2 particles are known, inter alia, from EP-A-0 826 663, EP-A-0 850 203 and EP-1 022 318. Furthermore, such compositions can be obtained commercially, for example, from Showa Denko Kabushiki Kaisha, Japan, under the trade name NTB 30A or Toto Ltd., Japan.
Die TiO2-Partikel sind photokatalytisch aktiv. Dementsprechend liegt zumindest ein Teil der Ti02-Partikel in der Brookit und/oder Anatas- Modifikation vor. Die Partikelgröße ist unkritisch, wobei jedoch die Transparenz von der Partikelgröße abhängig ist. Bevorzugt weisen die Partikel höchstens eine Größe von 300 nm auf, wobei sie insbesondere in einem Bereich von 1 bis 200 nm, bevorzugt 1 bis 50 nm liegen.The TiO 2 particles are photocatalytically active. Accordingly, at least some of the Ti0 2 particles are present in the brookite and / or anatase modification. The particle size is not critical, but the transparency depends on the particle size. The particles preferably have a size of at most 300 nm, they being in particular in a range from 1 to 200 nm, preferably 1 to 50 nm.
Die zweite, Ti02-Partikel enthaltende Schicht kann mit den zuvor beschriebenen Methoden aufgebracht und ausgehärtet werden. Gemäß einer besonderen Ausführungsform sind die Ti02-Partikel in der zweiten Beschichtung in einer Menge im Bereich von 0,01 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der zweiten Beschichtung nach der Härtung, vorhanden.The second layer containing Ti0 2 particles can be applied and cured using the methods described above. According to a particular embodiment, the Ti0 2 particles in the second coating in an amount in the range of 0.01 to 90 wt .-%, preferably 0.1 to 75 wt .-%, based on the total weight of the second coating after Hardening, present.
Die Schichtdicke der Ti02-Partikel enthaltenden Beschichtung (b) ist ebenfalls unkritisch. Im allgemeinen liegt diese Größe nach der Härtung im Bereich von 0,05 bis 2 μm, bevorzugt 0,1 bis 1 μm.The layer thickness of the coating (b) containing Ti0 2 particles is likewise not critical. In general, this size after curing is in the range from 0.05 to 2 μm, preferably 0.1 to 1 μm.
Nach dem Trocknen der TiO2-Partikel enthaltenden Beschichtung (b) wird hierauf eine wasserspreitende anorganische Beschichtung (c) aufgebracht.After the coating (b) containing TiO 2 particles has dried, a water-spreading inorganic coating (c) is applied to it.
Der Begriff wasserspreitend bedeutet, dass ein Wassertropfen auf der Oberfläche einen Randwinkel von höchstens 20°, vorzugsweise höchstens 10° bildet. Diese Größe wird bei 20°C mit einem Kontaktwinkelmesssystem G40 der Fa. Krüss, Hamburg bestimmt.The term water-spreading means that a drop of water forms a contact angle of at most 20 °, preferably at most 10 °, on the surface. This size is determined at 20 ° C using a G40 contact angle measuring system from Krüss, Hamburg.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff anorganisch, dass der Kohlenstoffanteil der anorganischen Beschichtung maximal 25 Gew.-%, vorzugsweise maximal 17 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt maximal 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der anorganischen Beschichtung (c), beträgt. Diese Größe kann mittels Elementaranalyse bestimmt werden.In the context of the present invention, the term inorganic means that the carbon content of the inorganic coating is at most 25% by weight, preferably at most 17% by weight and very particularly preferably at most 10% by weight, based on the weight of the inorganic coating (c ). This size can be determined using elementary analysis.
Als wasserspreitende anorganische Beschichtung (c) können insbesondere Polysiloxane, Silancokondensate und Kieselsole aufgebracht werden, wobei deren Kohlenstoffanteil auf die zuvor dargelegten Bereiche beschränkt ist. Die Silancokondensate und Polysiloxane wurden in allgemeiner Form zuvor dargelegt, wobei diese bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, insbesondere mindestens 90 Gew.-% der eingesetzten Silanverbindungen vier Alkoxygruppen oder Halogenatome aufweisen, bezogen auf das Gewicht der kondensierbaren Silane.In particular, polysiloxanes, silane co-condensates and silica sols can be applied as the water-spreading inorganic coating (c), their carbon content being limited to the ranges set out above. The silane co-condensates and polysiloxanes have been presented in general form above, these preferably having at least 80% by weight, in particular at least 90% by weight, of the silane compounds used, four alkoxy groups or halogen atoms, based on the weight of the condensable silanes.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung können auch Silankondensate zur Herstellung der wasserspreitenden Beschichtung (c) eingesetzt werden, die kolloidal gelöste Si02-Partikel enthalten. Derartige Lösungen können nach dem Sol-Gel-Verfahren erhalten werden, wobei insbesondere Tetraalkoxysilane und/oder Tetrahalogensilane kondensiert werden.According to a further aspect of the present invention, silane condensates can also be used to produce the water-spreading coating (c) which contain colloidally dissolved SiO 2 particles. Such solutions can be obtained by the sol-gel process, in particular tetraalkoxysilanes and / or tetrahalosilanes being condensed.
Des weiteren können auch Oxidschichten, insbesondere Halbmetall und Metalloxide als wasserspreitende Beschichtung (c) eingesetzt werden. Zu den geeigneten Verbindungen gehören insbesondere Oxide und Hydroxide, die sich von Silicium, Aluminium, Titan, Zirkon, Zink und/oder Chrom ableiten.Furthermore, oxide layers, in particular semimetal and metal oxides, can also be used as the water-spreading coating (c). Suitable compounds include, in particular, oxides and hydroxides which are derived from silicon, aluminum, titanium, zirconium, zinc and / or chromium.
Diese Oxide können einzeln oder als Mischungen, beispielsweise als Mischoxide verwendet werden, wobei der Anteil an Ti02 jedoch auf Mengen beschränkt ist, die die permanente wasserspreitende Wirkung der äußeren anorganischen Beschichtung nicht allzu stark herabsetzen.These oxides can be used individually or as mixtures, for example as mixed oxides, but the proportion of TiO 2 is limited to amounts which do not greatly reduce the permanent water-spreading effect of the outer inorganic coating.
Die Löslichkeit dieser Oxide und/oder Hydroxide in Wasser sollte möglichst gering sein, beispielsweise sollte die Löslichkeit in Wasser bei 20° unter 1000 g/l, vorzugsweise unter 200 μg/l liegen. Diese Oxide können beispielsweise in Form von kolloidalen Lösungen aufgebracht werden, die durch Hydrolyse von Alkoxyverbindungen gewonnen werden. Derartige kolloidale Lösungen sind beispielsweise aus EP-A-0 149 182, EP-A-0 826 663, EP-A-0 850 203 und EP-1 022 318 bekannt.The solubility of these oxides and / or hydroxides in water should be as low as possible, for example the solubility in water at 20 ° should be below 1000 g / l, preferably below 200 μg / l. These oxides can be applied, for example, in the form of colloidal solutions which are obtained by hydrolysis of alkoxy compounds. Such colloidal solutions are known for example from EP-A-0 149 182, EP-A-0 826 663, EP-A-0 850 203 and EP-1 022 318.
Die Teilchengrösse dieser Oxid-Partikel ist unkritisch, wobei jedoch die Transparenz von der Partikelgröße abhängig ist. Bevorzugt weisen die Partikel höchstens eine Größe von 300 nm auf, wobei sie insbesondere in einem Bereich von 1 bis 200 nm, bevorzugt 1 bis 50 nm liegen.The particle size of these oxide particles is not critical, but the transparency depends on the particle size. The particles preferably have a size of at most 300 nm, they being in particular in a range from 1 to 200 nm, preferably 1 to 50 nm.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die kolloidale Lösung vorzugsweise bei einem pH-Wert größer oder gleich 7,5, insbesondere größer oder gleich 8 und besonders bevorzugt größer oder gleich 9 aufgetragen.According to a particular aspect of the present invention, the colloidal solution is preferably applied at a pH greater than or equal to 7.5, in particular greater than or equal to 8 and particularly preferably greater than or equal to 9.
Basische kolloidale Lösungen sind preiswerter als saure Lösungen. Darüber hinaus sind basische kolloidale Lösungen von Oxid-Partikel besonders einfach und über eine lange Zeit lagerfähig.Basic colloidal solutions are cheaper than acidic solutions. In addition, basic colloidal solutions of oxide particles are particularly simple and can be stored for a long time.
Die zuvor beschriebenen Beschichtungsmittel können kommerziell unter dem Handelsnamen ®Ludox (Fa. Grace, Worms); ©Levasil (Fa. Bayer, Leverkusen); ©Klebosol, (Fa. Clariant) erhalten werden.The previously described coating compositions can be obtained commercially under the trade name ®Ludox (from Grace, Worms); © Levasil (Bayer, Leverkusen); © Klebosol, (Clariant) can be obtained.
Des weiteren können die Beschichtungsmittel zur Herstellung der anorganischen Beschichtung (a) übliche Additive und Verarbeitungshilfsmittel enthalten. Zu diesen gehören unter anderem insbesondere Verlaufshilfsmittel, die auch Tenside umfassen. Die anorganische wasserspreitende Beschichtung (c) kann mit jedem bekannten Verfahren aufgetragen werden, wobei Beispiele hierfür zuvor dargelegt wurden.Furthermore, the coating compositions for producing the inorganic coating (a) can contain customary additives and processing aids. These include, in particular, leveling agents, which also include surfactants. The inorganic water-spreading coating (c) can be applied by any known method, examples of which have been set out above.
Die aufgetragenen Beschichtungsmittel lassen sich im allgemeinen in relativ kurzer Zeit, beispielsweise innerhalb 0,5 Minute bis 1 Stunde, in der Regel innerhalb ca. 1 Minuten bis 30 Minuten, vorzugsweise innerhalb von 3 Minuten bis 20 Minuten und bei vergleichsweise niedriger Temperatur, beispielsweise bei 60 - 110°C, vorzugsweise bei ca. 80°C zu wasserspreitenden Beschichtungen (c) aushärten.The applied coating compositions can generally be in a relatively short time, for example within 0.5 minute to 1 hour, generally within about 1 minute to 30 minutes, preferably within 3 minutes to 20 minutes and at a comparatively low temperature, for example at Cure 60 - 110 ° C, preferably at approx. 80 ° C to water-spreading coatings (c).
Die Schichtdicke der anorganischen Beschichtung (c) ist relativ unkritisch, wobei jedoch die photokatalytische Wirkung der darunter liegenden Beschichtung (b) nicht vollständig verloren gehen darf. Im allgemeinen liegt diese Größe nach der Härtung aber in einem Bereich von 0,05 μm bis 2 μm, bevorzugt 0,05 μm bis 1 μm und besonders bevorzugt 0,05 μm bis 0,5 μm, ohne dass hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll.The layer thickness of the inorganic coating (c) is relatively uncritical, although the photocatalytic effect of the coating (b) below it must not be completely lost. In general, however, this size after hardening is in a range from 0.05 μm to 2 μm, preferably 0.05 μm to 1 μm and particularly preferably 0.05 μm to 0.5 μm, without any intention that this should impose a restriction.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt die Dicke der anorganischen wasserspreitenden Beschichtung (c) vorzugsweise im Bereich von 30 nm bis 600 nm, bevorzugt 50 nm bis 400 nm und besonders bevorzugt 100 nm bis 250 nm.According to a particular aspect of the present invention, the thickness of the inorganic water-spreading coating (c) is preferably in the range from 30 nm to 600 nm, preferably 50 nm to 400 nm and particularly preferably 100 nm to 250 nm.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform des Kunststoffkörpers liegt die gesamte Schichtdicke der Beschichtungen (a), (b) und (c) nach der Härtung in einem Bereich von 2 bis 30 μm, insbesondere von 3 bis 15 m.According to a special embodiment of the plastic body, the total layer thickness of the coatings (a), (b) and (c) after curing is in a range from 2 to 30 μm, in particular from 3 to 15 m.
Die mit einer photokatalytischen Beschichtung versehenen Kunststoffkorper der vorliegenden Erfindung zeigen eine hohe Scheuerfestigkeit. Bevorzugt ist die Scheuerfestigkeit gemäß DIN 53778 größer oder gleich 10 000 Zyklen, insbesondere größer oder gleich 15 000 Zyklen und besonders bevorzugt größer oder gleich 20 000 Zyklen.The plastic bodies of the present invention provided with a photocatalytic coating show a high abrasion resistance. The abrasion resistance according to DIN 53778 is preferred greater than or equal to 10,000 cycles, in particular greater than or equal to 15,000 cycles and particularly preferably greater than or equal to 20,000 cycles.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Kunststoffkorper transparent, wobei die Transparenz XD65 .O gemäß DIN 5033 mindestens 70%, bevorzugt mindestens 75% beträgt.According to a special aspect of the present invention, the plastic body is transparent, the transparency XD 65 .O according to DIN 5033 being at least 70%, preferably at least 75%.
Bevorzugt weist der Kunststoffkorper einen E-Modul nach ISO 527-2 von mindestens 1000 MPa, insbesondere mindestens 1500 MPa auf, ohne daß hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll.The plastic body preferably has an elastic modulus according to ISO 527-2 of at least 1000 MPa, in particular at least 1500 MPa, without this being intended to impose a restriction.
Die erfindungsgemäßen Kunststoffkorper sind im allgemeinen sehr beständig gegenüber Bewitterung. So ist die Bewitterungsbeständigkeit gemäß DIN 53387 (Xenotest) mindestens 5000 Stunden.The plastic bodies according to the invention are generally very resistant to weathering. The weather resistance according to DIN 53387 (Xenotest) is at least 5000 hours.
Auch nach einer langen UV-Bestrahlung von mehr als 5000 Stunden ist der Gelbindex gemäß DIN 6167 (D65/10) von bevorzugten Kunststoffkörpern kleiner oder gleich 8, bevorzugt kleiner oder gleich 5, ohne daß hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll.Even after a long UV irradiation of more than 5000 hours, the yellow index according to DIN 6167 (D65 / 10) of preferred plastic bodies is less than or equal to 8, preferably less than or equal to 5, without this being intended to impose a restriction.
Die Kunststoffkorper der vorliegenden Erfindung können beispielsweise im Baubereich, insbesondere zur Herstellung von Gewächshäusern oder Wintergärten, oder als Lärmschutzwand dienen.The plastic bodies of the present invention can be used, for example, in the construction sector, in particular for producing greenhouses or conservatories, or as a noise barrier.
Nachfolgend wird die Erfindung durch Beispiele und Vergleichsbeispiele eingehender erläutert, ohne daß die Erfindung auf diese Beispiele beschränkt werden soll. Beispiel 1The invention is explained in more detail below by means of examples and comparative examples, without the invention being restricted to these examples. example 1
PMMA-Platten einer Dimension von 150*350*3 mmm wurden mit einem Kratzfestlack (Acriplex 100 SR, Röhm GmbH & Co. KG) versehen, wobei die Schichtdicke des Lacks nach der Aushärtung 7,5 μm betrugt.PMMA sheets with a dimension of 150 * 350 * 3 mm were provided with a scratch-resistant lacquer (Acriplex 100 SR, Röhm GmbH & Co. KG), the layer thickness of the lacquer being 7.5 μm after curing.
Nach der Aushärtung des Lacks betrug der polare Anteil der Oberflächenenergie 5,5 mN/m. Hiernach wurde die Oberfläche fünf Minuten mit einem 5% KOH Wasser/Ethanolgemisch (1 :3 Gewichtsteile) behandelt und anschließend neutral gewaschen. Die Oberflächenenergie wurde mit einem Kontaktwinkelmesssystem G40 der Fa. Krüss, Hamburg bestimmt, wobei als Testflüssigkeiten Wasser [SFT 72,1 mN/m], Formamid [SFT 56,9 mN/m, Dijodmethan [SFT 50,0 mN/m] und alpha- Bromnaphthalin [SFT 44,4 mN/m] eingesetzt wurden. Der polare Anteil der Oberflächenenergie betrug 15,3 mN/m.After the paint had hardened, the polar portion of the surface energy was 5.5 mN / m. The surface was then treated for five minutes with a 5% KOH water / ethanol mixture (1: 3 parts by weight) and then washed neutral. The surface energy was determined using a G40 contact angle measuring system from Krüss, Hamburg, the test liquids being water [SFT 72.1 mN / m], formamide [SFT 56.9 mN / m, diiodomethane [SFT 50.0 mN / m] and alpha-bromonaphthalene [SFT 44.4 mN / m] were used. The polar portion of the surface energy was 15.3 mN / m.
Nach der Aktivierung wurde ein Ti02-Partikel und Si02-Partikel enthaltende kolloidale Lösung durch Flutbeschichtung aufgetragen (3:1 Mischung von NTB 30A (Ti02) mit NTB 30B (Si02) erhältlich von Showa- Denko). Der Verlauf des Lacks und die Haftung waren gut. Die so erhaltene Beschichtung wurde drei Stunden bei 80°C gehärtet.After activation, a colloidal solution containing Ti0 2 particles and Si0 2 particles was applied by flood coating (3: 1 mixture of NTB 30A (Ti0 2 ) with NTB 30B (Si0 2 ) available from Showa-Denko). The course of the paint and the adhesion were good. The coating thus obtained was cured at 80 ° C for three hours.
Anschließend wurde eine anorganische wasserspreitende Schicht mit einer Drahtrakel aufgetragen. Hierzu wurde eine 12 μm Dicke Schicht eines anionischen oberflächlich mit Aluminiumoxid modifizierten Kieselsols (Feststoffgehalt 3 %; ©Ludox AM erhältlich von DuPont), das 0,01 Gewichtsteile eines achtfach ethoxylierten Isotridecylalkohols als nichtionogenen Emulgator enthält, überzogen. Die noch feuchte mit der wasserspreitender Schicht versehene Platte 5 min bei 80°C im Umlufttrockenschrank getrocknet.An inorganic water-spreading layer was then applied using a wire knife. For this purpose, a 12 μm thick layer of an anionic silica sol modified on the surface with aluminum oxide (solids content 3%; © Ludox AM available from DuPont), which contains 0.01 part by weight of an eight-fold ethoxylated isotridecyl alcohol as a nonionic emulsifier, was coated. The still moist plate provided with the water-spreading layer was dried for 5 minutes at 80 ° C. in a forced-air drying cabinet.
Die Bestimmung der Schichtdicke der extrem dünnen Schichten kann mittels Dünnschnitt im Transmissionselektronenmikroskop erfolgen, wobei die wasserspreitende Schicht eine Dicke von 0,15μm aufwies.The layer thickness of the extremely thin layers can be determined by means of a thin section in a transmission electron microscope, the water-spreading layer having a thickness of 0.15 μm.
Die Kratzfestigkeit der Beschichtung gemäß dem Nassscheuertest nach DIN 53778 wurde einem Nassscheuertestgerät der Fa. Gardner, Modell M 105/A durchgeführt. Es wurde ein Wert von 20000 Zyklen bestimmt.The scratch resistance of the coating according to the wet abrasion test according to DIN 53778 was carried out using a wet abrasion tester from Gardner, model M 105 / A. A value of 20,000 cycles was determined.
Ein Wassertropfen, der auf die äußere Beschichtung aufgebracht wurde, spreitete zu weniger als 10°.A drop of water applied to the outer coating spread less than 10 °.
Des weiteren wurde die Platte mit einer farbigen Markierung versehen (©Edding Marker 400) und mit mehreren UV-Leuchtstoffröhren (Typ Ergoline Turbo Power der Fa. JK, Bad Honnef) 7 Tage bestrahlt. Hierdurch verblasste die aufgebrachte Markierung fast vollständig.Furthermore, the plate was provided with a colored marking (© Edding Marker 400) and irradiated with several UV fluorescent tubes (type Ergoline Turbo Power from JK, Bad Honnef) for 7 days. As a result, the applied marking faded almost completely.
Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1
Das Beispiel 1 wurde im wesentlichen wiederholt, wobei jedoch keine wasserspreitende Beschichtung aufgebracht wurde. Die Beschichtung zeigte ebenfalls eine hohe Kratzfestigkeit von 20000 Zyklen, wobei auch die aufgebrachte Markierung vollständig verblasste. Allerdings betrug der Kontaktwinkel mit Wasser ca. 37° nachdem die Platte 24h im Dunkeln gelagert wurde. Vergleichsbeispiel 2Example 1 was essentially repeated, but no water-spreading coating was applied. The coating also showed a high scratch resistance of 20,000 cycles, with the marking also completely fading. However, the contact angle with water was approx. 37 ° after the plate was stored in the dark for 24 hours. Comparative Example 2
Es wurde eine PMMA-Platten mit einer wasserspreitenden Beschichtung gemäß EP 149 182 versehen (Beispiel 3 gemäß EP 149 182). Der Kontaktwinkel mit Wasser betrug weniger als 10°. Allerdings war die mit dem Marker aufgetragene Markierung nach Bestrahlung mit UV-Licht deutlich zu sehen. A PMMA plate was provided with a water-spreading coating in accordance with EP 149 182 (example 3 in accordance with EP 149 182). The contact angle with water was less than 10 °. However, the marking applied with the marker was clearly visible after irradiation with UV light.

Claims

Patentansprüche claims
1. Wasserspreitender, kratzfester und selbstreinigender Kunststoffkorper, dadurch erhältlich, dass man auf ein Kunststoffsubstrat a) eine Siloxan-Beschichtung (a) aufbringt und aushärtet, b) den polaren Anteil der Oberflächenenergie der ausgehärteten Siloxanbeschichtung auf einen Wert von mindestens 10 mN/m erhöht und c) eine photokatalytisch aktive TiO2-Partikel enthaltende Beschichtung (b) aufbringt und aushärtet und d) eine wasserspreitende, anorganische Beschichtung (c) aufbringt und aushärtet.1. Water-spreading, scratch-resistant and self-cleaning plastic body, obtainable by a) applying and curing a siloxane coating (a) on a plastic substrate, b) increasing the polar proportion of the surface energy of the cured siloxane coating to a value of at least 10 mN / m and c) applying and curing a coating (b) containing photocatalytically active TiO 2 particles, and d) applying and curing a water-spreading, inorganic coating (c).
2. Kunststoffkorper gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffsubstrat Cycloolefin-Copolymere, Polyethylenterephthalate, Polycarbonate und/oder Poly(meth)acrylate umfaßt.2. Plastic body according to claim 1, characterized in that the plastic substrate comprises cycloolefin copolymers, polyethylene terephthalates, polycarbonates and / or poly (meth) acrylates.
3. Kunststoffkorper gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffsubstrat aus Polymethylmethacrylat besteht.3. Plastic body according to claim 2, characterized in that the plastic substrate consists of polymethyl methacrylate.
4. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffsubstrat eine Schlagzähigkeit von mindestens 10 kJ/m2 gemäß ISO 179/1 aufweist.4. plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that the plastic substrate has an impact strength of at least 10 kJ / m 2 according to ISO 179/1.
5. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffsubstrat eine Dicke im Bereich von 1 mm bis 200 mm aufweist. 5. plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that the plastic substrate has a thickness in the range of 1 mm to 200 mm.
6. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Siloxan-Beschichtung durch Kondensation einer Zusammensetzung erhältlich ist, die mindestens 80 Gew.-% Alkyltrialkoxysilane, bezogen auf den Gehalt an kondensierbaren Silanen, umfaßt.6. Plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that the siloxane coating is obtainable by condensation of a composition which comprises at least 80% by weight of alkyltrialkoxysilanes, based on the content of condensable silanes.
7. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Siloxan-Beschichtung kondensierbare Polysiloxane umfaßt, die ein Molekulargewicht im Bereich von 500 bis 1500 g/Mol aufweisen.7. Plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that the siloxane coating comprises condensable polysiloxanes which have a molecular weight in the range from 500 to 1500 g / mol.
8. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Siliciums der Siloxan-Beschichtung (a) mindestens 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung, beträgt.8. plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that the proportion of silicon in the siloxane coating (a) is at least 30% by weight, based on the total weight of the coating.
9. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den polaren Anteil der Oberflächenenergie der Siloxan-Beschichtung (a) durch Härtung auf einen Wert kleiner oder gleich 6 mN/m erniedrigt, bevor man den polaren Anteil der Oberflächenenergie auf mindestens 10 mN/m erhöht.9. Plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that the polar portion of the surface energy of the siloxane coating (a) is reduced by hardening to a value less than or equal to 6 mN / m, before the polar portion of the surface energy increased at least 10 mN / m.
10. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den polaren Anteil der Oberflächenenergie der Siloxan-Beschichtung (a) nach der Härtung durch eine Behandlung mit alkoholischer Kaliumhydroxid- Lösung erhöht. 10. Plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that one increases the polar portion of the surface energy of the siloxane coating (a) after curing by treatment with an alcoholic potassium hydroxide solution.
11. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die TiO2-Partikel eine Größe im Bereich von 1 nm bis 300 nm aufweisen.11. Plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that the TiO 2 particles have a size in the range from 1 nm to 300 nm.
12. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die TiO2-Partikel in der zweiten Beschichtung (b) in einer Menge im Bereich von 0,01 bis 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der zweiten Beschichtung (b) nach der Härtung, vorhanden ist.12. Plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that the TiO 2 particles in the second coating (b) in an amount in the range of 0.01 to 90 wt .-%, based on the total weight of the second coating (b) after curing.
13. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der Siloxan-Beschichtung (a) nach der Härtung im Bereich von 1 ,5 bis 30 μm liegt.13. Plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that the layer thickness of the siloxane coating (a) after curing is in the range from 1.5 to 30 μm.
14. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der Beschichtung (b) nach der Härtung im Bereich von 0,01 bis 2 μm liegt.14. Plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that the layer thickness of the coating (b) after curing is in the range from 0.01 to 2 μm.
15. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der Beschichtung (c) nach der Härtung im Bereich von 0,01 bis 1 μm liegt.15. Plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that the layer thickness of the coating (c) after curing is in the range from 0.01 to 1 μm.
16. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der Beschichtungen (a), (b) und (c) nach der Härtung im Bereich von 3 bis 15 μm liegt. 16. Plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that the layer thickness of the coatings (a), (b) and (c) after curing is in the range from 3 to 15 μm.
17. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoffgehalt der wasserspreitenden, anorganischen Beschichtung (c) höchstens 17 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Beschichtung (c), beträgt.17. Plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that the carbon content of the water-spreading, inorganic coating (c) is at most 17% by weight, based on the weight of the coating (c).
18. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserspreitende, anorganische Beschichtung (c) durch Härtung von kolloidalen Lösungen anorganischer und/oder metallorganischer Verbindungen erhältlich ist.18. Plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that the water-spreading, inorganic coating (c) is obtainable by curing colloidal solutions of inorganic and / or organometallic compounds.
19. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser auf der wasserspreitende, anorganische Beschichtung (c) einen Randwinkel von höchstens 10° bildet.19. Plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that water forms a contact angle of at most 10 ° on the water-spreading, inorganic coating (c).
20. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheuerfestigkeit des Kunststoffkörpers gemäß DIN 53778 mindestens 15 000 beträgt.20. Plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that the abrasion resistance of the plastic body according to DIN 53778 is at least 15,000.
21. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffkorper einen E-Modul nach ISO 527-2 von mindestens 1500 MPa aufweist.21. Plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that the plastic body has a modulus of elasticity according to ISO 527-2 of at least 1500 MPa.
22. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffkorper eine Bewitterungsbeständigkeit gemäß DIN 53 387 von mindestens 5000 Stunden aufweist. 22. Plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that the plastic body has a weathering resistance according to DIN 53 387 of at least 5000 hours.
23. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffkorper eine Transparenz gemäß DIN 5033 von mindestens 70% aufweist.23. Plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that the plastic body has a transparency according to DIN 5033 of at least 70%.
24. Kunststoffkorper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffkorper einen Gelbindex kleiner oder gleich 5 nach 5000 Stunden UV-Bestrahlung aufweist.24. Plastic body according to one or more of the preceding claims, characterized in that the plastic body has a yellow index less than or equal to 5 after 5000 hours of UV radiation.
25. Verfahren zur Herstellung von selbstreinigenden Kunststoffkörpern gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß man auf ein Kunststoffsubstrat a) eine Siloxan-Beschichtung (a) aufbringt und aushärtet, b) den polaren Anteil der Oberflächenenergie der ausgehärteten Siloxanbeschichtung auf einen Wert von mindestens 10 mN/m erhöht und c) eine photokatalytisch aktive TiO2-Partikel enthaltende Beschichtung (b) aufbringt und aushärtet und d) eine wasserspreitende, anorganische Beschichtung (c) aufbringt und aushärtet. 25. A process for the production of self-cleaning plastic bodies according to one or more of claims 1 to 24, characterized in that a) a siloxane coating (a) is applied and cured to a plastic substrate, b) the polar portion of the surface energy of the cured siloxane coating increases a value of at least 10 mN / m and c) applies and cures a coating (b) containing photocatalytically active TiO 2 particles, and d) applies and cures a water-spreading, inorganic coating (c).
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