WO2007042253A1 - Coating mixture which is crosslinkable by means of radiation, plastic film and process for coating a plastic film with a coating mixture - Google Patents

Coating mixture which is crosslinkable by means of radiation, plastic film and process for coating a plastic film with a coating mixture Download PDF

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WO2007042253A1
WO2007042253A1 PCT/EP2006/009754 EP2006009754W WO2007042253A1 WO 2007042253 A1 WO2007042253 A1 WO 2007042253A1 EP 2006009754 W EP2006009754 W EP 2006009754W WO 2007042253 A1 WO2007042253 A1 WO 2007042253A1
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WO
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coating mixture
coating
plastic film
mixture
radiation
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Application number
PCT/EP2006/009754
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French (fr)
Inventor
Olga Kucherenko
Ingolf Lazer
Christian Kohlert
Original Assignee
Klöckner Pentaplast GmbH & Co. KG
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Publication date
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C09D133/08—Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2312/00—Crosslinking
    • C08L2312/08—Crosslinking by silane

Definitions

  • the invention relates to a coating mixture that can be crosslinked by radiation, a plastic film and a method for coating a plastic film with a coating mixture.
  • the invention relates to a radiation-curable coating mixture composed of at least one organosilane in combination with an acrylic or methacrylic acid ester monomer and at least one thermally activated and / or UV-active substance. Furthermore, the invention relates to a plastic film which has been pretreated corona and has an abrasion-resistant, firmly adhering coating made from such a coating mixture. In particular, the invention relates to a polypropylene film equipped with the coating mixture. The invention also relates to a method for coating a plastic film with such a coating mixture.
  • Plastic films are widely used as supports for color and black / white prints, as transparent and transparent layers on glass, plastics, lighting and visual aids, on screens of electronic devices, as break-preventing safety films in laminated safety glass for windows and windscreens Motor vehicles.
  • Plastic films in particular made of polypropylene or polyester, have a number of desired properties for such applications, but the adhesive strength, abrasion resistance and color fastness or printability with color, black and white prints on the films leave something to be desired. Printability is understood to mean the ink adhesion and ink acceptance of the plastic film.
  • US Pat. No. 4,177,315 describes an abrasion-resistant coating mixture consisting of 5 to 50% dry substance, 10 to 70% by weight of silicon dioxide and approximately 90 to 30% by weight of a partially polymerized organic silanol of the general formula RSi ( OH) 3 contains, wherein R is selected from methyl and up to about 40% of a group selected from the series vinyl, phenyl, ⁇ -glycidoxypropyl and ⁇ -methacryloxypropyl and about 95 to 50 wt .-% solvent.
  • the solvent consists of 10 to 90% by weight of water and 90 to 10% by weight of a lower aliphatic alcohol.
  • the coating mixture is applied to a polyester carrier and then cured at a temperature of 20 to 150 ° C, preferably 100 to 150 0 C.
  • US Pat. No. 4,239,798 relates to a polycarbonate carrier precoated with a thermoplastic acrylic polymer and coated with a thermosetting organopolysiloxane top coat filled with silicon dioxide.
  • This top coat is the condensation product of a silanol of the formula RSi (OH) 3 , where R consists of the series consisting of alkyl groups with 1 to 3 carbon atoms, the vinyl group, the 3,3,3-tri-fluoropropyl group, the ⁇ -glycidoxypropyl group and the ⁇ -methacryloxypropyl group is selected, at least 70% by weight of the silanol consisting of CH 3 Si (OH) 3 .
  • U.S. Patent 4,310,600 teaches the use of a radiation curable abrasion resistant coating based on polysiloxane.
  • the coating mixture used for this contains a silicon dioxide / silanol mixture consisting of a dispersion of colloidal silicon dioxide in a solution of the partial condensate of a silanol of the formula RSi (OH) 3 in aqueous lower aliphatic alcohol, where R from the series of unsubstituted and inertly substituted alkyl groups is selected with 1 to 3 carbon atoms and unsubstituted and inertly substituted phenyl groups.
  • US Pat. No. 4,348,462 relates to a radiation-curable coating mixture containing colloidal silicon dioxide, acryloxy- or glycidoxy-functional silanes, acrylic acid esters without silyl groups and catalytic amounts of UV-sensitive cationic and radical photoinitiators.
  • a radiation-curable coating composition based on a silicon dioxide vinyl-functional silanol dispersion is known from EP 0 317 858 B1.
  • the curable coating mixture contains 50 to 85 wt .-%, based on the total weight of the mixture, of colloidal silicon dioxide and the partial condensate of a silane.
  • 15 to 50% by weight, based on the total weight of the coating mixture contain at least one multifunctional acrylic or methacrylic ester monomer. Furthermore, up to 10% by weight of a photoinitiator can be contained in the coating mixture.
  • the plastic film which is provided with the coating mixture is selected from the group consisting of polyester, polypropylene, polycarbonate and polyamide, a polyester film coated with an acrylic adhesive layer being preferred.
  • This coating composition is a nano-coating of colloidal silicon dioxide and pre-hydrolyzed silane.
  • the proportion of silane in the total weight of the mixture is significantly higher than 5% by weight.
  • the nano-coating is impregnated with acrylates.
  • Short-chain photo initiators are added to the coating mixture to support the curing of the coating by means of UV radiation.
  • the object of the invention is to provide an abrasion-resistant coating mixture which streak-free pretreated plastic film, is hardened after application to the plastic film by ionizing radiation and adheres firmly to the surface of the plastic film.
  • a radiation-crosslinkable coating mixture which a) 0.5 to 5% by weight organosilanes, based on the total weight of the coating mixture, b) 5 to 12% by weight acrylic or methacrylic acid ester monomers (acrylate), based on the total weight of the mixture, c) 1 to 3% by weight of peroxides, based on the total weight of the mixture, d) at least one photoinitiator as a thermo-activatable and / or UV-active substance, and e) contains an organic solvent, the proportion by weight of which supplements the coating mixture to 100% by weight.
  • the organosilanes are selected from the group comprising vinyltrimethoxyethoxysilane, octyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (t-butylperoxy) silane, vinyltriphenoxysilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane.
  • the coating mixture expediently contains 1 up to 6% by weight of at least one photoinitiator, based on the total weight of the mixture.
  • Both monomeric and polymeric forms can be used as photoinitiators.
  • the photoinitiator methylbenzoyl formate (MBF), isopropylthioxanthone (ITX), benzophenone, 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone or a mixture of benzophenone and 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone can be used as the UV-active substance.
  • the acrylate is selected from the group consisting of ethoxylated trimethylolpropane triacrylate (TMPEOTA), 2-ethylhexyl acrylate (EHA), ditrimethylolpropane acrylate, diethylene glycol diacrylate, 1, 6-hexane diol diacrylate, neopentylglycol diacrylate, triacrylate.
  • TMPEOTA ethoxylated trimethylolpropane triacrylate
  • EHA 2-ethylhexyl acrylate
  • ditrimethylolpropane acrylate diethylene glycol diacrylate
  • 1, 6-hexane diol diacrylate 1, 6-hexane diol diacrylate
  • neopentylglycol diacrylate triacrylate.
  • the coating mixture preferably contains 80 to 90% by weight, based on the total weight of the coating mixture, of an aliphatic alkanol as organic solvent.
  • the firmly adhering coating consists of the crosslinked reaction product of a radiation-curable coating mixture that a) 0.5 to 5% by weight of organosilanes, based on the total weight of the mixture, b) 5 to 12% by weight of acrylic or methacrylic acid ester monomers, based on the total weight of the mixture, c) 1 to 3% by weight Peroxides, based on the total weight of the mixture, e) as a thermo-activatable and / or UV-active substance, contains at least one photoinitiator, and e) contains an organic solvent, the proportion by weight of which adds up to 100% by weight of the coating mixture.
  • the plastic of the film is expediently a polymer.
  • the plastic is selected in particular from the group comprising polypropylene, polyester, polystyrene, PVC, polycarbonate and polyamide.
  • the film is coated with 1 to 6% by weight of at least one photoinitiator, based on the total weight of the mixture.
  • the plastic film is preferably a corona-pretreated polypropylene film coated with a coating mixture, which is characterized in that the use of the coating mixture leads to a dry layer of 0.020 to 1.00 g / m 2 on the film surface.
  • the method for coating a plastic film with a coating mixture is characterized in that the plastic film is pretreated corona, that the coating mixture is applied to the pretreated plastic film by means of a capillary caster, a doctor blade, a felt nozzle, a roller or another application device is applied that the coating mixture is activated and predried with IR radiation and / or hot air and that the coating mixture is then crosslinked with UV radiation.
  • the invention achieves the advantage that the organosilane-peroxide components of the coating mixture are activated by IR radiation and / or hot air and trigger a radical reaction in the polymer chains of the coating support, so that the alkyl / aryl groups of the peroxide dock onto the polymer chains can.
  • the photoinitiators initially remain inactive. The subsequent UV irradiation activates the photoinitiators and docks onto the polymer chains, the acrylate groups in the coating mixture forming a film with the activated photoinitiators and the coating mixture being crosslinked.
  • the proportion of organosilanes in the coating mixture is 0.5% by weight to or less than or equal to 5% by weight of the total weight of the mixture and is preferably 3% by weight.
  • Suitable coating substrates are plastics, in general polymers, in particular from the group comprising polypropylene, polyester, polystyrene, PVC, polycarbonate and polyamide.
  • Polypropylene, high-impact polystyrene and PVC films are preferably coated, which are expediently pretreated corona.
  • the coating mixture is applied to the corona-pretreated plastic film by means of a capillary caster, a doctor blade, a felt nozzle, a roller or another application device.
  • the organosilanes / peroxides of the mixture polymerize in the pre-hydrolyzed state on the film surface, which ensures adequate adhesion of the polar acrylate groups and the photoinitiators of the coating mixture to the film surface.
  • the coating mixture is crosslinked by the subsequent UV radiation.
  • the coating mixture is applied to the plastic film via a felt nozzle, which runs at a web speed of 5 to 40 m / min, in particular 30 m / min.
  • An IR dryer connects to the felt nozzle, its IR radiation activating the organosilanes / peroxides of the mixture, as already mentioned.
  • a system on the market is used for UV crosslinking, which is suitable for UV curing processes in industrial applications.
  • the system works according to the dual focus principle, ie with double focusing, and is suitable for irradiation widths up to 2000 mm. This leads to a double stimulation of the hardening reaction.
  • the system enables UV radiation with high UV intensity without the plastic film heating up noticeably.
  • Different doped UV lamps can be used in the system in order to adapt the curing process to the chemistry of the coating mixture, that is to say to the photoinitiators used in each case.
  • the UV output of the UV lamps is in the range from 120 to 180 W, in particular it is 160 W. 10 to 30 cm 3 / min are applied to the coating mixture, with a web speed of the plastic film of 30 m / min and a width the web of 65 cm.
  • the application of the coating mixture must be increased to approximately 30 to 90 cmVmin.
  • the wet film thicknesses that can be achieved are 1.0 to 15 ⁇ m.
  • the dry weight of the coating is 0.020 to 1.00 g / m 2 and the dry layer thickness is between 0.2 to 1.0 ⁇ m.
  • Polypropylene films are preferably coated on one or both sides.
  • the corona-treated polypropylene films achieve a streak-free coating, the layer thickness is approximately 0.77 ⁇ m.
  • a streak-free, uniform coating is obtained within the specified range for the layer thickness, and the film surfaces are not heated to a high degree even after crosslinking with a UV radiation density of 160 W / cm 2 .
  • the coating method described is particularly suitable for the inline adhesive coating (primering) of calendered plastic films, the coating being carried out inline on the calender line.
  • organosilanes peroxysilanes
  • UV-active substances in the form of photoinitiators
  • the organosilanes are can be cross-linked by UV radiation and polymerize in the pre-hydrolyzed state.
  • the film surfaces were corona treated so that the polar acrylates and photoinitiators of the coatings had sufficient adhesion.
  • the subsequent UV radiation crosslinked the polar acrylates and photoinitiators.
  • the coating was carried out using a felt nozzle. An IR radiator was used to dry the coating applied wet to the film surface.
  • UV crosslinking a dual focus system on the market was used, which doubles the excitation of the curing reaction and can be operated with high UV intensity.
  • An Hg lamp was used in the system as the UV lamp.
  • the four film samples 1 to 4 were coated with different thicknesses.
  • the UV lamp was operated with outputs of 120, 140 and 160 watts. Drying in two drying zones was carried out by IR and UV radiation at 20 ° C and by IR, UV radiation and hot air at 60 ° C.
  • films with a width of up to 2000 mm are coated, then about 3 times the amount of coating must be applied, or three pumps, each with a throughput of 15 ml / min, as well as a correspondingly wide radiator system for networking the Oraganosilane , at a web speed of the film of 30 m / min.
  • Table 2 shows the proportions by weight of acrylates, methacrylates, photoinitiators and organosilanes in coating mixtures with which polypropylene films (PP) and high-impact polystyrene films (HIPS) were coated. These foils were optionally printed with oxidative ink or with radiation-curing ink.
  • PP polypropylene films
  • HIPS high-impact polystyrene films
  • the oxidative paint dries by means of heat in the drying zone (s) and has a solids content of about 40 to 50% by weight in the solution.
  • the solvent is, for example, i-propanol, the proportion of which increases the solids content to 100% by weight.
  • the radiation-curing paint is dried using UV radiation and does not require any solvents.
  • the films printed with radiation-curing ink can also be primed with a polyurethane-based varnish in order to produce a composite, for example with another material
  • the organosilanes are dissolved in water and their weight percentages are based on 100 g of solution.
  • Oxidative is used to identify PP and HIPS films that have been printed with oxidative ink and did not contain any photoinitiator in the coating
  • UV is used to identify the PP and HIPS films that have been printed with radiation-curing ink and had at least one photoinitiator in the coating.
  • the coated and printed films listed in Table 2 each showed good adhesion of the printing inks, the films printed with radiation-curing ink having the advantage that neither an organic solvent of the ink has to be removed, nor does drying which take time take place, since the radiation-curing ink can be printed on without solvent and the radiation crosslinking occurs very quickly.
  • UV radiation differently doped UV lamps are used, the doping of the UV chemistry of the components of the coating mixture, in particular the photoinitiative ren, is or will be adapted.
  • Doped mercury lamps can be used as UV lamps, the spectra of which are matched to the photoinitiators of the coating mixture. It is networked with UV radiation intensities from 6 to 18 kW.
  • the coating mixture is dried in at least two drying zones at temperatures of 5 to 60 ° C / 40 to 60 ° C.

Abstract

A coating mixture which can be cured by means of radiation comprises at least one organosilane in combination with an acrylic or methacrylic ester monomer and at least one UV-active substance. This coating mixture is applied to a plastic film which has been corona pretreated and forms an abrasion-resistant, firmly adhering coating.

Description

Beschichtungsgemisch, das durch Strahlung vernetzbar ist, Kunststoff-Folie und Verfahren zum Beschichten einer Kunststoff-Folie mit einem BeschichtungsgemischCoating mixture that can be crosslinked by radiation, plastic film and method for coating a plastic film with a coating mixture
Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsgemisch, das durch Strahlung vernetzbar ist, eine Kunststoff-Folie und ein Verfahren zum Beschichten einer Kunststoff-Folie mit einem Beschichtungsgemisch.The invention relates to a coating mixture that can be crosslinked by radiation, a plastic film and a method for coating a plastic film with a coating mixture.
Die Erfindung bezieht sich auf ein durch Strahlung härtbares Beschichtungsgemisch aus zu- mindest einem Organosilan in Kombination mit einem Acryl- oder Methacrylsäureestermono- meren und zumindest einer thermoaktivierbaren und/oder UV-aktiven Substanz. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Kunststoff-Folie, die Korona vorbehandelt ist und eine abriebfeste, fest haftende Beschichtung aus einem derartigen Beschichtungsgemisch aufweist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine mit dem Beschichtungsgemisch ausgerüstete Polypropylen-Folie. Ebenso bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Beschichten einer Kunststoff-Folie mit einem derartigen Beschichtungsgemisch.The invention relates to a radiation-curable coating mixture composed of at least one organosilane in combination with an acrylic or methacrylic acid ester monomer and at least one thermally activated and / or UV-active substance. Furthermore, the invention relates to a plastic film which has been pretreated corona and has an abrasion-resistant, firmly adhering coating made from such a coating mixture. In particular, the invention relates to a polypropylene film equipped with the coating mixture. The invention also relates to a method for coating a plastic film with such a coating mixture.
Kunststoff-Folien finden verbreitet Anwendung als Träger für Färb- und Schwarz/Weiß-Druckdarstellungen, als transparente und durchsichtige Schichten auf Glas, Kunststoffen, Beleuchtungs- und Sichtmittel, auf Bildschirmen von elektronischen Geräten, als Bruch verhindernde Sicherheitsfolien in Verbundsicherheitsglas für Fenster, Windschutzscheiben von Kraftfahrzeugen.Plastic films are widely used as supports for color and black / white prints, as transparent and transparent layers on glass, plastics, lighting and visual aids, on screens of electronic devices, as break-preventing safety films in laminated safety glass for windows and windscreens Motor vehicles.
Kunststoff-Folien, insbesondere aus Polypropylen oder Polyester, haben eine Anzahl von erwünschten Eigenschaften für solche Anwendungen, jedoch lässt die Haftfestigkeit, Abriebfestigkeit und Farbfestigkeit- bzw. Bedruckbarkeit mit Färb-, Schwarz-, Weißdrucken auf den Folien zu wünschen übrig. Unter Bedruckbarkeit ist die Farbhaftung und Farbannahme der Kunststoff-Folie zu verstehen.Plastic films, in particular made of polypropylene or polyester, have a number of desired properties for such applications, but the adhesive strength, abrasion resistance and color fastness or printability with color, black and white prints on the films leave something to be desired. Printability is understood to mean the ink adhesion and ink acceptance of the plastic film.
In dem US-Patent 4 177 315 ist ein abriebfestes Beschichtungsgemisch beschrieben, bestehend aus 5 bis 50 % Trockensubstanz, die 10 bis 70 Gew.-% Siliziumdioxid und etwa 90 bis 30 Gew.-% eines partiell polymerisierten organischen Silanols der allgemeinen Formel RSi(OH)3 enthält, wobei R aus Methyl und bis zu etwa 40 % einer aus der Reihe Vinyl, Phenyl, γ-Glyci- doxypropyl und γ-Methacryloxypropyl ausgewählten Gruppe ausgewählt ist und etwa 95 bis 50 Gew.-% Lösungsmittel. Das Lösungsmittel besteht aus 10 bis 90 Gew.% Wasser und 90 bis 10 Gew.-% eines niederen aliphatischen Alkohols. Das Beschichtungsgemisch wird auf einen Polyester-träger aufgebracht und danach bei einer Temperatur von 20 bis 150 °C, vorzugsweise 100 bis 150 0C gehärtet.US Pat. No. 4,177,315 describes an abrasion-resistant coating mixture consisting of 5 to 50% dry substance, 10 to 70% by weight of silicon dioxide and approximately 90 to 30% by weight of a partially polymerized organic silanol of the general formula RSi ( OH) 3 contains, wherein R is selected from methyl and up to about 40% of a group selected from the series vinyl, phenyl, γ-glycidoxypropyl and γ-methacryloxypropyl and about 95 to 50 wt .-% solvent. The solvent consists of 10 to 90% by weight of water and 90 to 10% by weight of a lower aliphatic alcohol. The coating mixture is applied to a polyester carrier and then cured at a temperature of 20 to 150 ° C, preferably 100 to 150 0 C.
Das US-Patent 4 239 798 betrifft einen mit einem thermoplastischen Acrylpolymeren vorbeschichteten Polycarbonatträger, der mit einem hitzehärtbaren, mit Siliziumdioxid gefüllten Deckanstrich aus Organopolysiloxan beschichtet ist. Dieser Deckanstrich ist das Kondensationsprodukt eines Silanols der Formel RSi(OH)3, wobei R aus der Reihe bestehend aus Alkyl- gruppen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, der Vinylgruppe, der 3,3,3-Tri-fluorpropylgruppe, der γ-Glycidoxypropylgruppe und der γ-Methacryloxypropylgruppe ausgewählt ist, wobei mindestens 70 Gew.-% des Silanols aus CH3Si(OH)3 besteht.US Pat. No. 4,239,798 relates to a polycarbonate carrier precoated with a thermoplastic acrylic polymer and coated with a thermosetting organopolysiloxane top coat filled with silicon dioxide. This top coat is the condensation product of a silanol of the formula RSi (OH) 3 , where R consists of the series consisting of alkyl groups with 1 to 3 carbon atoms, the vinyl group, the 3,3,3-tri-fluoropropyl group, the γ-glycidoxypropyl group and the γ-methacryloxypropyl group is selected, at least 70% by weight of the silanol consisting of CH 3 Si (OH) 3 .
Das US-Patent 4 310 600 lehrt die Verwendung einer durch Strahlung härtbaren abriebfesten Beschichtung, der Polysiloxan zugrunde liegt. Das hierzu verwendete Beschichtungsgemisch enthält ein Siliziumdioxid/Silanol-Gemisch, bestehend aus einer Dispersion von kolloidalem Siliziumdioxid in einer Lösung des partiellen Kondensats eines Silanols der Formel RSi(OH)3 in wässrigem niederem aliphatischem Alkohol, wobei R aus der Reihe unsubstituierter und inert substituierter Alkylgruppen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und unsubstituierten und inert substituierten Phenylgruppen ausgewählt ist.U.S. Patent 4,310,600 teaches the use of a radiation curable abrasion resistant coating based on polysiloxane. The coating mixture used for this contains a silicon dioxide / silanol mixture consisting of a dispersion of colloidal silicon dioxide in a solution of the partial condensate of a silanol of the formula RSi (OH) 3 in aqueous lower aliphatic alcohol, where R from the series of unsubstituted and inertly substituted alkyl groups is selected with 1 to 3 carbon atoms and unsubstituted and inertly substituted phenyl groups.
Das US-Patent 4 348 462 betrifft ein durch Strahlung härtbares Beschichtungsgemisch enthal- tend kolloidales Siliziumdioxid, Acryloxy- oder Glycidoxy-funktionelle Silane, Acrylsäureester ohne Silylgruppen und katalytische Mengen von UV-empfindlichen kationischen und radikalischen Photoinitiatoren.US Pat. No. 4,348,462 relates to a radiation-curable coating mixture containing colloidal silicon dioxide, acryloxy- or glycidoxy-functional silanes, acrylic acid esters without silyl groups and catalytic amounts of UV-sensitive cationic and radical photoinitiators.
Aus der EP 0 317 858 Bl ist eine strahlungshärtbare Überzugszusammensetzung auf der Basis einer Siliziumdioxid Vinyl-funktionellen Silanol-Dispersion bekannt. Das härtbare Beschich- tungsgemisch enthält 50 bis 85 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, an kolloidalem Siliziumdioxid und dem partiellen Kondensat eines Silans. Mindestens 60 Gew.-% des Silans ist ein Vinyl-funktionelles Silan entsprechend der Form RaSi(R')b(R")c mit R ein Alkyl, R' ein hydrolisierbares Alkoxy oder Phenoxy, R" ein nicht hydrolisierbares, gesättigtes Alkyl, Phenyl oder Siloxy, a und b sind gleich/größer 1 und c ist gleich/größer 0 mit a+b+c=4. 15 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Beschichtungsgemisches enthalten mindestens einen multifunktionellen Acryl- oder Methacrylsäureestermonomeren. Ferner können bis zu 10 Gew.-% eines Photoinitiators in dem Beschichtungsgemisch enthalten sein. Die Kunststoff-Folie, die mit dem Beschichtungsgemisch ausgerüstet wird, wird aus der Gruppe Polyester, Polypropylen, Polycarbonat und Polyamid ausgewählt, wobei eine mit einer Acryl- Haftvermittlerschicht beschichtete Polyesterfolie bevorzugt ist. Bei dieser Überzugszusammensetzung handelt es sich um eine Nano-Beschichtung aus kolloidalem Siliziumdioxid und vorhydrolysiertem Silan. Der Anteil des Silan am Gesamtgewicht des Gemisches liegt deutlich höher als 5 Gew.-%. Die Nano-Beschichtung wird mit Acrylaten getränkt. Kurzkettige Photo ini- tiatoren werden zur Unterstützung der Härtung der Beschichtung mittels UV-Strahlung dem Beschichtungsgemisch zugemischt.A radiation-curable coating composition based on a silicon dioxide vinyl-functional silanol dispersion is known from EP 0 317 858 B1. The curable coating mixture contains 50 to 85 wt .-%, based on the total weight of the mixture, of colloidal silicon dioxide and the partial condensate of a silane. At least 60% by weight of the silane is a vinyl-functional silane corresponding to the form R a Si (R ') b (R ") c with R an alkyl, R' a hydrolyzable alkoxy or phenoxy, R" a non-hydrolyzable, saturated one Alkyl, phenyl or siloxy, a and b are equal to / greater than 1 and c is equal to / greater than 0 with a + b + c = 4. 15 to 50% by weight, based on the total weight of the coating mixture, contain at least one multifunctional acrylic or methacrylic ester monomer. Furthermore, up to 10% by weight of a photoinitiator can be contained in the coating mixture. The plastic film which is provided with the coating mixture is selected from the group consisting of polyester, polypropylene, polycarbonate and polyamide, a polyester film coated with an acrylic adhesive layer being preferred. This coating composition is a nano-coating of colloidal silicon dioxide and pre-hydrolyzed silane. The proportion of silane in the total weight of the mixture is significantly higher than 5% by weight. The nano-coating is impregnated with acrylates. Short-chain photo initiators are added to the coating mixture to support the curing of the coating by means of UV radiation.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein abriebfestes Beschichtungsgemisch zu schaffen, das eine vorbehandelte Kunststoff-Folie streiffrei beschichtet, nach dem Auftragen auf der Kunststoff- Folie durch ionisierende Strahlung gehärtet wird und auf der Oberfläche der Kunststoff-Folie fest haftet.The object of the invention is to provide an abrasion-resistant coating mixture which streak-free pretreated plastic film, is hardened after application to the plastic film by ionizing radiation and adheres firmly to the surface of the plastic film.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein strahlungsvernetzbares Beschichtungsgemisch gelöst, das a) 0,5 bis 5 Gew.-% Organosilane, bezogen auf das Gesamtgewicht des Beschichtungsgemisches, b) 5 bis 12 Gew.-% Acryl- oder Methacrylsäureestermonomeren (Acrylat), bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, c) 1 bis 3 Gew.-% Peroxide, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, d) als thermoaktivierbare und/oder UV-aktive Substanz zumindest einen Photoinitiator, und e) ein organisches Lösungsmittel enthält, dessen Gewichtsanteil das Beschichtungsgemisch auf 100 Gew.-% ergänzt.This object is achieved according to the invention by a radiation-crosslinkable coating mixture which a) 0.5 to 5% by weight organosilanes, based on the total weight of the coating mixture, b) 5 to 12% by weight acrylic or methacrylic acid ester monomers (acrylate), based on the total weight of the mixture, c) 1 to 3% by weight of peroxides, based on the total weight of the mixture, d) at least one photoinitiator as a thermo-activatable and / or UV-active substance, and e) contains an organic solvent, the proportion by weight of which supplements the coating mixture to 100% by weight.
In Ausgestaltung des Beschichtungsgemisches sind die Organosilane ausgewählt aus der Gruppe umfassend Vinyltrimethoxyethoxysilan, Octyltriethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltris(t- butylperoxy)silan, Vinyltriphenoxy-silan, Vinyltris(2-methoxyethoxy)silan.In an embodiment of the coating mixture, the organosilanes are selected from the group comprising vinyltrimethoxyethoxysilane, octyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (t-butylperoxy) silane, vinyltriphenoxysilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane.
Zweckmäßigerweise enthält das Beschichtungsgemisch 1 bis zu 6 Gew.-% zumindest eines Photoinitiators, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches.The coating mixture expediently contains 1 up to 6% by weight of at least one photoinitiator, based on the total weight of the mixture.
Als Photoinitiatoren können sowohl monomere als auch polymere Formen verwendet werden.Both monomeric and polymeric forms can be used as photoinitiators.
Als UV-aktive Substanz kann der Photoinitiator Methylbenzoylformate (MBF), Isopropylthio- xanthon (ITX), Benzophenon, 1-Hydroxycyclohexyl-phenylketon oder eine Mischung aus Benzophenon und 1 -Hydroxycyclohexyl-phenylketon verwendet werden.The photoinitiator methylbenzoyl formate (MBF), isopropylthioxanthone (ITX), benzophenone, 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone or a mixture of benzophenone and 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone can be used as the UV-active substance.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Acrylat ausgewählt aus der Gruppe ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat (TMPEOTA), 2-Ethylhexylacrylat (EHA), Ditrimethylolpropanri- acrylat, Diethylenglykoldiacrylat, 1 ,6-Hexandioldiacrylat, Neopentylglykoldiacrylat, Tri- und Tetraethylenglykoldiacrylat, Dipentaerythritolmonohydroxyoentacrylat.In a further embodiment of the invention, the acrylate is selected from the group consisting of ethoxylated trimethylolpropane triacrylate (TMPEOTA), 2-ethylhexyl acrylate (EHA), ditrimethylolpropane acrylate, diethylene glycol diacrylate, 1, 6-hexane diol diacrylate, neopentylglycol diacrylate, triacrylate.
In bevorzugter Weise enthält das Beschichtungsgemisch 80 bis 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Beschichtungsgemisch, an einem aliphatischen Alkanol als organisches Lösungsmittel.The coating mixture preferably contains 80 to 90% by weight, based on the total weight of the coating mixture, of an aliphatic alkanol as organic solvent.
Im Rahmen der Aufgabe ist auch eine Kunststoff-Folie mit einer Beschichtung zu schaffen, die gute Haftung und geringen Abrieb auf der Oberfläche der Kunststoff-Folie hat und nur einen geringen Anteil an Organosilanen und kein Siliziumdioxid enthält. Die Lösung besteht darin, dass die festhaftende Beschichtung aus dem vernetzen Umsetzungsprodukt eines durch Strah- lung härtbares Beschichtungsgemisches besteht, das a) 0,5 bis 5 Gew.-% Organosilane, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, b) 5 bis 12 Gew.-% Acryl- oder Methacrylsäureestermonomeren, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, c) 1 bis 3 Gew.-% Peroxide, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, e) als thermoaktivierbare und/oder UV-aktive Substanz zumindest einen Photoinitiator, und e) ein organisches Lösungsmittel enthält, dessen Gewichtsanteil das Beschichtungsgemisch auf 100 Gew.-% ergänzt.Within the scope of the task, a plastic film with a coating has to be created which has good adhesion and low abrasion on the surface of the plastic film and contains only a small proportion of organosilanes and no silicon dioxide. The solution is that the firmly adhering coating consists of the crosslinked reaction product of a radiation-curable coating mixture that a) 0.5 to 5% by weight of organosilanes, based on the total weight of the mixture, b) 5 to 12% by weight of acrylic or methacrylic acid ester monomers, based on the total weight of the mixture, c) 1 to 3% by weight Peroxides, based on the total weight of the mixture, e) as a thermo-activatable and / or UV-active substance, contains at least one photoinitiator, and e) contains an organic solvent, the proportion by weight of which adds up to 100% by weight of the coating mixture.
Zweckmäßigerweise ist der Kunststoff der Folie ein Polymer.The plastic of the film is expediently a polymer.
In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kunststoff-Folie ist der Kunststoff insbesondere aus der Gruppe umfassend Polypropylen, Polyester, Polystyrol, PVC, Polycarbonat und Polyamid ausgewählt.In an embodiment of the plastic film according to the invention, the plastic is selected in particular from the group comprising polypropylene, polyester, polystyrene, PVC, polycarbonate and polyamide.
Die Folie ist mit 1 bis zu 6 Gew.-% zumindest eines Photoinitiators, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, beschichtet.The film is coated with 1 to 6% by weight of at least one photoinitiator, based on the total weight of the mixture.
Bevorzugt ist die Kunststoff-Folie eine Korona vorbehandelte und mit einem Beschichtungsgemisch beschichtete Polypropylenfolie, die sich dadurch auszeichnet, dass der Einsatz des Beschichtungsgemisches zu einer Trockenschicht von 0,020 bis 1 ,00 g/m2 auf der Folienoberfläche führt.The plastic film is preferably a corona-pretreated polypropylene film coated with a coating mixture, which is characterized in that the use of the coating mixture leads to a dry layer of 0.020 to 1.00 g / m 2 on the film surface.
Das Verfahren zum Beschichten einer Kunststoff-Folie mit einem Beschichtungsgemisch zeichnet sich dadurch aus, dass die Kunststoff-Folie Korona vorbehandelt wird, dass das Beschichtungsgemisch auf die vorbehandelte Kunststoff-Folie mittels eines Kapillargießers, eines Rakels, einer Filzdüse, einer Walze oder einer sonstigen Auftragseinrichtung aufgebracht wird, dass das Beschichtungsgemisch mit IR-Strahlung und/oder Heißluft aktiviert und vorgetrocknet wird und dass anschließend mit UV-Strahlung das Beschichtungsgemisch vernetzt wird. Die weitere Ausgestaltung des Verfahrens ergibt sich aus den Merkmalen der Ansprüche 16 bisThe method for coating a plastic film with a coating mixture is characterized in that the plastic film is pretreated corona, that the coating mixture is applied to the pretreated plastic film by means of a capillary caster, a doctor blade, a felt nozzle, a roller or another application device is applied that the coating mixture is activated and predried with IR radiation and / or hot air and that the coating mixture is then crosslinked with UV radiation. The further embodiment of the method results from the features of claims 16 to
22.22.
Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, dass die Komponenten Organosilan-Peroxid des Beschichtungsgemisches durch IR-Strahlung und/oder Heißluft aktiviert werden und eine Radikalreaktion in den Polymerketten des Beschichtungsträgers auslösen, so dass die Al- kyl/Arylgruppen des Peroxids an die Polymerketten andocken können. Die Photoinitiatoren bleiben hierbei zunächst inaktiv. Durch die nachfolgende UV-Bestrahlung werden die Photoinitiatoren aktiviert und docken an die Polymerketten an, wobei die Acrylatgruppen in dem Beschichtungsgemisch mit den aktivierten Photoinitiatoren einen Film bilden und das Be- schichtungsgemisch vernetzt wird.The invention achieves the advantage that the organosilane-peroxide components of the coating mixture are activated by IR radiation and / or hot air and trigger a radical reaction in the polymer chains of the coating support, so that the alkyl / aryl groups of the peroxide dock onto the polymer chains can. The photoinitiators initially remain inactive. The subsequent UV irradiation activates the photoinitiators and docks onto the polymer chains, the acrylate groups in the coating mixture forming a film with the activated photoinitiators and the coating mixture being crosslinked.
Der Anteil der Organosilane an dem Beschichtungsgemisch ist 0,5 Gew.-% bis gleich/kleiner 5 Gew.-% des Gesamtgewicht des Gemisches und beträgt bevorzugt 3 Gew.-%.The proportion of organosilanes in the coating mixture is 0.5% by weight to or less than or equal to 5% by weight of the total weight of the mixture and is preferably 3% by weight.
Das Verfahren zum Beschichten der Kunststoff-Folien wird im Folgenden näher beschrieben.The process for coating the plastic films is described in more detail below.
Als Beschichtungsträger sind Kunststoffe, im allgemeinen Polymere, insbesondere aus der Gruppe umfassend Polypropylen, Polyester, Polystyrol, PVC, Polycarbonat und Polyamid geeignet. Bevorzugt werden Polypropylen-, hochschlagfeste Polystyrol- und PVC-Folien beschichtet, die zweckmäßigerweise Korona vorbehandelt sind. Das Beschichtungsgemisch wird auf die Korona vorbehandelte Kunststoff-Folie mittels eines Kapillargießers, eines Rakels, einer Filzdüse, einer Walze oder einer sonstigen Auftragseinrichtung aufgebracht.Suitable coating substrates are plastics, in general polymers, in particular from the group comprising polypropylene, polyester, polystyrene, PVC, polycarbonate and polyamide. Polypropylene, high-impact polystyrene and PVC films are preferably coated, which are expediently pretreated corona. The coating mixture is applied to the corona-pretreated plastic film by means of a capillary caster, a doctor blade, a felt nozzle, a roller or another application device.
Die Organosilane/Peroxide des Gemisches polymerisieren im vorhydrolisierten Zustand auf der Folienoberfläche, wodurch eine ausreichende Haftung der polaren Acrylatgruppen und der Photoinitiatoren des Beschichtungsgemisch auf der Folienoberfläche gewährleistet ist. Durch die anschließende UV-Bestrahlung wird das Beschichtungsgemisch vernetzt. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Beschichtungsgemisch über eine Filzdüse auf die Kunststoff-Folie aufgetragen, die mit einer Bahngeschwindigkeit von 5 bis 40 m/min, insbesondere 30 m/min läuft. An die Filzdüse schließt ein IR-Trockner an, dessen IR-Strahlung die Organosilane/Peroxide des Gemisches, wie schon erwähnt, aktiviert. Für die UV-Vernetzung wird ein auf dem Markt befindliches System eingesetzt, das für UV-Härtungsprozesse in industriellen Anwendungen geeignet ist. Das System arbeitet nach dem Dualfokus-Prinzip, d.h. mit doppelter Fokussierung, und ist für Bestrahlungsbreiten bis 2000 mm geeignet. Es kommt dabei zu einer doppelten Anregung der Härtungsreaktion. Das System ermöglicht eine UV- Bestrahlung mit hoher UV-Intensität, ohne dass es dabei zu einer merklichen Erwärmung der Kunststoff-Folie kommt. Es können unterschiedlich dotierte UV-Strahler in dem System angewandt werden, um den Härtungsprozess an die Chemie des Beschichtungsgemisches, sprich an die jeweils verwendeten Photoinitiatoren, anzupassen. Die UV-Leistung der UV-Strahler liegt im Bereich von 120 bis 180 W, insbesondere beträgt sie 160 W. An Beschichtungsgemisch werden 10 bis 30 cm3/min aufgetragen, bei einer Bahngeschwindigkeit der Kunststoff-Folie von 30 m/min und einer Breite der Bahn von 65 cm. Bei Bahnbreiten bis zu 200 cm muss der Auftrag an Beschichtungsgemisch auf etwa 30 bis 90 cmVmin erhöht werden. Die dabei erzielbaren Nassschichtdicken betragen 1 ,0 bis 15 μm. Das Trockengewicht der Beschichtung beträgt 0,020 bis 1,00 g/m2 und die Trockenschichtdicke liegt zwischen 0,2 bis 1,0 μm. Bevorzugt werden Polypropylenfolien ein- oder beidseitig beschichtet. Bei den Korona vorbehandelten Polypropylenfolien wird ein streifenfreies Beschichtungsbild erzielt, die Schichtdicke beträgt dabei etwa 0,77 μm. Innerhalb des angegebenen Bereiches für die Schichtdicke wird eine streifenfreie gleichmäßige Beschichtung erhalten, und die Folienoberflächen sind auch nach Vernetzung mit einer UV-Strahlungsdichte von 160 W/cm2 nicht stark erhitzt. Das beschriebene Beschichtungsverfahren ist insbesondere für die inline-Haftbeschichtung (primering) von kalandrierten Kunststoff-Folien geeignet, wobei die Beschichtung inline an der Kalanderstrecke erfolgt.The organosilanes / peroxides of the mixture polymerize in the pre-hydrolyzed state on the film surface, which ensures adequate adhesion of the polar acrylate groups and the photoinitiators of the coating mixture to the film surface. The coating mixture is crosslinked by the subsequent UV radiation. In one embodiment of the method, the coating mixture is applied to the plastic film via a felt nozzle, which runs at a web speed of 5 to 40 m / min, in particular 30 m / min. An IR dryer connects to the felt nozzle, its IR radiation activating the organosilanes / peroxides of the mixture, as already mentioned. A system on the market is used for UV crosslinking, which is suitable for UV curing processes in industrial applications. The system works according to the dual focus principle, ie with double focusing, and is suitable for irradiation widths up to 2000 mm. This leads to a double stimulation of the hardening reaction. The system enables UV radiation with high UV intensity without the plastic film heating up noticeably. Different doped UV lamps can be used in the system in order to adapt the curing process to the chemistry of the coating mixture, that is to say to the photoinitiators used in each case. The UV output of the UV lamps is in the range from 120 to 180 W, in particular it is 160 W. 10 to 30 cm 3 / min are applied to the coating mixture, with a web speed of the plastic film of 30 m / min and a width the web of 65 cm. In the case of web widths of up to 200 cm, the application of the coating mixture must be increased to approximately 30 to 90 cmVmin. The wet film thicknesses that can be achieved are 1.0 to 15 μm. The dry weight of the coating is 0.020 to 1.00 g / m 2 and the dry layer thickness is between 0.2 to 1.0 μm. Polypropylene films are preferably coated on one or both sides. The corona-treated polypropylene films achieve a streak-free coating, the layer thickness is approximately 0.77 μm. A streak-free, uniform coating is obtained within the specified range for the layer thickness, and the film surfaces are not heated to a high degree even after crosslinking with a UV radiation density of 160 W / cm 2 . The coating method described is particularly suitable for the inline adhesive coating (primering) of calendered plastic films, the coating being carried out inline on the calender line.
Bei den in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengestellten Beschichtungen von Polypropylenfolien wurde ein Gemisch aus Organosilanen (Peroxysilanen) und UV-aktiven Substanzen in Gestalt von Photoinitiatoren auf die Polypropylenfolien aufgetragen. Die Organosilane sind durch UV-Strahlung vernetzbar und polymerisieren im vorhydrolisierten Zustand. Die Folienoberflächen waren Korona vorbehandelt, so dass eine ausreichende Haftung der polaren Acrylate und Photoinitiatoren der Beschichtungen gewährleistet war. Die nachfolgende UV-Bestrahlung vernetzte die polaren Acrylate und Photoinitiatoren. Die Beschichtung erfolgte mittels einer Filzdüse. Für die Trocknung der auf die Folienoberfläche nass aufgetragenen Beschichtung wurde ein IR-Strahler eingesetzt.In the coatings of polypropylene films compiled in Table 1 below, a mixture of organosilanes (peroxysilanes) and UV-active substances in the form of photoinitiators was applied to the polypropylene films. The organosilanes are can be cross-linked by UV radiation and polymerize in the pre-hydrolyzed state. The film surfaces were corona treated so that the polar acrylates and photoinitiators of the coatings had sufficient adhesion. The subsequent UV radiation crosslinked the polar acrylates and photoinitiators. The coating was carried out using a felt nozzle. An IR radiator was used to dry the coating applied wet to the film surface.
Für die UV-Vernetzung wurde ein auf dem Markt befindliches Dualfokus-System verwendet, das eine doppelte Anregung der Härtungsreaktion bewirkt und mit hoher UV -Intensität betrieben werden kann. Als UV-Strahler kam in dem System ein Hg-Strahler zum Einsatz. Die vier Folienproben 1 is 4 wurden unterschiedlich dick beschichtet. Die Bahnlaufgeschwindigkeit Wf betrug für jede Folie Wf = 30 m/min, die Folienbreite b = 65 cm. Der UV-Strahler wurde mit Leistungen von 120, 140 und 160 Watt betrieben. Die Trocknung in zwei Trocknungszonen erfolgte durch IR- und UV-Strahlung bei 20 °C und durch IR-, UV-Strahlung und Heißluft bei 60 °C.For the UV crosslinking, a dual focus system on the market was used, which doubles the excitation of the curing reaction and can be operated with high UV intensity. An Hg lamp was used in the system as the UV lamp. The four film samples 1 to 4 were coated with different thicknesses. The web running speed W f was W f = 30 m / min for each film, the film width b = 65 cm. The UV lamp was operated with outputs of 120, 140 and 160 watts. Drying in two drying zones was carried out by IR and UV radiation at 20 ° C and by IR, UV radiation and hot air at 60 ° C.
In der Spalte X [Ma %] der Tabelle 1 ist der Feststoffgehalt an Organaosilanen in Gewichtsprozent in der Beschichtung angegeben. Die einzelnen Folienproben wurden bedruckt und die Haftfestigkeit der Drucke auf den Folienoberflächen bestimmt. Dabei ergab eine Beschichtung mit der Nassschichtdicke SN = 0,77 μm der Probe 2 die größte Haftfestigkeit aller vier Proben 1 bis 4.Column X [Ma%] of Table 1 shows the solids content of organaosilanes in percent by weight in the coating. The individual film samples were printed and the adhesive strength of the prints on the film surfaces was determined. A coating with the wet layer thickness S N = 0.77 μm of sample 2 gave the greatest adhesive strength of all four samples 1 to 4.
Werden Folien mit Breiten bis zu 2000 mm beschichtet, so ist etwa die 3 -fache Beschichtungs- menge aufzutragen, bzw. sind drei Pumpen, jede mit einem Durchsatz von 15 ml/min sowie ein entsprechend breites Strahler-System für die Vernetzung der Oraganosilane einzusetzen, bei einer Bahngeschwindigkeit der Folie von 30 m/min. Bei höheren oder niedrigeren Bahngeschwindigkeiten der Folie als 30 m/min wird die pro Minute aufgetragene Beschichtungsmenge in einer Weise erhöht bzw. erniedrigt, dass die Beschichtung mit einer Nassschichtdicke von etwa SN = 0,77 μm eingehalten wird. In Tabelle 2 sind die Gewichtsanteile an Acrylaten, Methacrylaten, Photoinitiatoren und Organo- silanen in Beschichtungsgemischen zusammengestellt, mit denen Polypropylenfolien (PP) und hochschlagfeste Polystyrolfolien (HIPS) beschichtet wurden. Diese Folien wurden wahlweise mit oxidativer Farbe oder mit strahlungshärtender Farbe bedruckt.If films with a width of up to 2000 mm are coated, then about 3 times the amount of coating must be applied, or three pumps, each with a throughput of 15 ml / min, as well as a correspondingly wide radiator system for networking the Oraganosilane , at a web speed of the film of 30 m / min. At higher or lower web speeds of the film than 30 m / min, the amount of coating applied per minute is increased or decreased in such a way that the coating is maintained with a wet layer thickness of approximately S N = 0.77 μm. Table 2 shows the proportions by weight of acrylates, methacrylates, photoinitiators and organosilanes in coating mixtures with which polypropylene films (PP) and high-impact polystyrene films (HIPS) were coated. These foils were optionally printed with oxidative ink or with radiation-curing ink.
Die oxidative Farbe trocknet mittels Wärme in der oder den Trocknungszone(n) und hat einen Feststoffanteil von etwa 40 bis 50 Gew.-% in der Lösung. Das Lösungsmittel ist beispielsweise i-Propanol, dessen Anteil den Feststoffanteil auf 100 Gew.-% ergänzt.The oxidative paint dries by means of heat in the drying zone (s) and has a solids content of about 40 to 50% by weight in the solution. The solvent is, for example, i-propanol, the proportion of which increases the solids content to 100% by weight.
Die Strahlungshärtende Farbe wird mittels UV-Strahlung getrocknet und bedarf keines Lösungsmittels. Vor dem Druck können die mit strahlungshärtender Farbe bedruckten Folien auch mit einem Lack auf Polyurethanbasis grundiert werden, um einen Verbund beispielsweise mit einem anderen Material herzustellenThe radiation-curing paint is dried using UV radiation and does not require any solvents. Before printing, the films printed with radiation-curing ink can also be primed with a polyurethane-based varnish in order to produce a composite, for example with another material
Die Organosilane sind in Wasser gelöst und ihre Gewichtsprozente beziehen sich jeweils auf 100 g Lösung.The organosilanes are dissolved in water and their weight percentages are based on 100 g of solution.
Mit "oxidativ" werden PP- und HIPS-Folien gekennzeichnet, die mit oxidativer Farbe bedruckt wurden und in der Beschichtung keinen Photo initiator enthielten, während mit "UV" die PP- und HIPS-Folien gekennzeichnet sind, die mit strahlungshärtender Farbe bedruckt wurden und zumindest einen Photoinitiator in der Beschichtung hatten."Oxidative" is used to identify PP and HIPS films that have been printed with oxidative ink and did not contain any photoinitiator in the coating, while "UV" is used to identify the PP and HIPS films that have been printed with radiation-curing ink and had at least one photoinitiator in the coating.
Die in Tabelle 2 angeführten beschichteten und bedruckten Folien zeigten jeweils gute Haftbarkeit der Druckfarben, wobei die mit strahlungshärtender Farbe bedruckten Folien den Vorteil aufweisen, dass weder ein organisches Lösungsmittel der Farbe entfernt werden muss, noch eine Trocknung, die Zeit erfordert, vorgenommen werden muss, da die Strahlungshärtende Farbe ohne Lösungsmittel aufgedruckt werden kann und die Strahlungsvernetzung sehr schnell eintritt.The coated and printed films listed in Table 2 each showed good adhesion of the printing inks, the films printed with radiation-curing ink having the advantage that neither an organic solvent of the ink has to be removed, nor does drying which take time take place, since the radiation-curing ink can be printed on without solvent and the radiation crosslinking occurs very quickly.
Für die UV-Strahlung werden unterschiedlich dotierte UV-Strahler eingesetzt, deren Dotierung der UV-Chemie der Komponenten des Beschichtungsgemisches, insbesondere der Photoinitiato- ren, angepasst ist bzw. wird. So können als UV-Strahler dotierte Quecksilberlampen eingesetzt werden, deren Spektren auf die Photoinitiatoren des Beschichtungsgemisches abgestimmt sind. Es wird mit UV-Strahlungsintensitäten von 6 bis 18 kW vernetzt. Das Beschichtungsgemisch wird in zumindest zwei Trockenzonen bei Temperaturen von 5 bis 60 °C/40 bis 60 °C getrock- net. For UV radiation, differently doped UV lamps are used, the doping of the UV chemistry of the components of the coating mixture, in particular the photoinitiative ren, is or will be adapted. Doped mercury lamps can be used as UV lamps, the spectra of which are matched to the photoinitiators of the coating mixture. It is networked with UV radiation intensities from 6 to 18 kW. The coating mixture is dried in at least two drying zones at temperatures of 5 to 60 ° C / 40 to 60 ° C.
Tabelle 1Table 1
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Si = Silan Tabelle 2Si = silane Table 2
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Claims

Patentansprüche Claims
1. Beschichtungsgemisch, das durch Strahlung vernetzbar ist, aus zumindest einem Orga- nosilan und zumindest einer UV-aktiven Substanz in Kombination mit mindestens einem Acrylat, dadurch gekennzeichnet, dass das strahlungsvernetzbare Beschichtungsgemisch a) 0,5 bis 5 Gew.-% Organosilane, bezogen auf das Gesamtgewicht des Beschich- tungsgemisches, b) 5 bis 12 Gew.-% Acryl- oder Methacrylsäureestermonomeren (Acrylat), bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, c) 1 bis 3 Gew.-% Peroxide, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, d) als thermoaktivierbare und/oder UV-aktive Substanz zumindest einen Photoinitiator, und e) ein organisches Lösungsmittel enthält, dessen Gewichtsanteil das Beschichtungs- gemisch auf 100 Gew.-% ergänzt.1. Coating mixture which can be crosslinked by radiation, comprising at least one organosilane and at least one UV-active substance in combination with at least one acrylate, characterized in that the radiation-crosslinkable coating mixture a) 0.5 to 5% by weight organosilanes, based on the total weight of the coating mixture, b) 5 to 12% by weight of acrylic or methacrylic acid ester monomers (acrylate), based on the total weight of the mixture, c) 1 to 3% by weight of peroxides, based on the total weight of the mixture , d) as a thermo-activatable and / or UV-active substance, at least one photoinitiator, and e) contains an organic solvent, the proportion by weight of which supplements the coating mixture to 100% by weight.
2. Beschichtungsgemisch nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Organosilane ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend Vinyltrimethoxyethoxysilan, Octyltrieth- oxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltris(t-butylperoxy)silan, Vinyltriphenoxy-silan, Vinyltris(2-methoxyethoxy)silan.2. Coating mixture according to claim 1, characterized in that the organosilanes are selected from the group comprising vinyltrimethoxyethoxysilane, octyltrieth oxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (t-butylperoxy) silane, vinyltriphenoxy-silane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane.
3. Beschichtungsgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es 1 bis zu 6 Gew.-% zumindest eines Photoinitiators, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, enthält.3. Coating mixture according to claim 1, characterized in that it contains 1 to 6 wt .-% of at least one photoinitiator, based on the total weight of the mixture.
4. Beschichtungsgemisch nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Photo initia- tor Methylbenzoylformate (MBF), Isopropylthioxanthon (ITX), Benzophenon, 1- Hydroxycyclohexyl-phenylketon oder eine Mischung aus Benzophenon und 1- Hydroxycyclohexyl-phenylketon ist. 4. Coating mixture according to claim 1, characterized in that the photo initiator is methylbenzoyl formate (MBF), isopropylthioxanthone (ITX), benzophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone or a mixture of benzophenone and 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone.
5. Beschichtungsgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Acrylat ausgewählt ist aus der Gruppe ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat (TMPEOTA), 2-Ethylhexylacrylat (EHA), Ditrimethylolpropanriacrylat, Diethylenglykoldiacrylat, 1 ,6- Hexandioldiacrylat, Neopentylglykoldiacrylat, Tri- und Tetraethylenglykoldiacrylat, Dipentaerythritolmonohydroxyoentacrylat.5. Coating mixture according to claim 1, characterized in that the acrylate is selected from the group of ethoxylated trimethylolpropane triacrylate (TMPEOTA), 2-ethylhexyl acrylate (EHA), ditrimethylolpropane riacrylate, diethylene glycol diacrylate, 1, 6-hexane diol diacrylate, undopentyl tetra glycolate triacrylate triacrylate, neopentyl tetra glycolate triacrylate diacrylate, neopentyl tetra glycolate triacrylate, neopentyl tetra glycolate, triacrylate, triacrylate.
6. Beschichtungsgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es 80 bis 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Beschichtungsgemisches, an einem aliphatischen Alkanol als organisches Lösungsmittel enthält.6. Coating mixture according to claim 1, characterized in that it contains 80 to 90 wt .-%, based on the total weight of the coating mixture, of an aliphatic alkanol as an organic solvent.
7. Beschichtungsgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Orga- nosilane ein thermoaktivierbares Peroxid enthält.7. Coating mixture according to claim 1, characterized in that one of the organosilanes contains a thermally activated peroxide.
8. Beschichtungsgemisch nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Peroxid Dicumol-peroxid oder Dibtuylperoxid ist.8. Coating mixture according to claim 7, characterized in that the peroxide is dicumol peroxide or dibtuyl peroxide.
9. Kunststoff-Folie bestehend aus einer Korona vorbehandelten Kunststoff-Folie mit festhaftender Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die festhaftende Beschichtung aus dem vernetzten Umsetzungsprodukt eines durch Strahlung härtbaren Beschichtungs- gemisches gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 besteht.9. Plastic film consisting of a corona-pretreated plastic film with a firmly adhering coating, characterized in that the firmly adhering coating consists of the crosslinked reaction product of a radiation-curable coating mixture according to one or more of claims 1 to 8.
10. Kunststoff-Folie nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Polymer ist.10. Plastic film according to claim 9, characterized in that the plastic is a polymer.
11. Kunststoff-Folie nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff aus der Gruppe umfassend Polypropylen, Polyester, Polystyrol, PVC, Polycarbonat und Polyamid ausgewählt ist. 11. Plastic film according to claim 9, characterized in that the plastic is selected from the group comprising polypropylene, polyester, polystyrene, PVC, polycarbonate and polyamide.
12. Kunststoff-Folie nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit 1 bis zu 6 Gew.-% zumindest eines Photoinitiators, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, beschichtet ist.12. Plastic film according to claim 9, characterized in that it is coated with 1 to 6 wt .-% of at least one photoinitiator, based on the total weight of the mixture.
13. Kunststoff-Folie nach Anspruch 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Korona vorbehandelte Polypropylenfolie ist.13. Plastic film according to claim 1 1, characterized in that it is a corona-pretreated polypropylene film.
14. Kunststoff-Folie nach Anspruch 13, die eine Korona vorbehandelte und mit einem Beschichtungsgemisch beschichtete Polypropylenfolie ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz des Beschichtungsgemisches gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 zu einer Trockenschicht von 0,0 g/m2 bis 1,0 g/m2 auf der Folienoberfläche führt.14. Plastic film according to claim 13, which is a corona pretreated and coated with a coating mixture polypropylene film, characterized in that the use of the coating mixture according to one or more of claims 1 to 8 to a dry layer of 0.0 g / m2 to 1 .0 g / m2 on the film surface.
15. Verfahren zum Beschichten einer Kunststoff-Folie mit einem Beschichtungsgemisch gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoff-Folie Korona vorbehandelt wird, dass das Beschichtungsgemisch auf die vorbehandelte15. A method for coating a plastic film with a coating mixture according to one of claims 1 to 7, characterized in that the plastic film is pretreated corona, that the coating mixture on the pretreated
Kunststoff-Folie mittels eines Kapillargießers, eines Rakels, einer Filzdüse, einer Walze oder einer sonstigen Auftragseinrichtung aufgebracht wird, dass das Beschichtungsgemisch mit IR-Strahlung und/oder Heißluft aktiviert und vorgetrocknet wird und dass anschließend mit UV-Strahlung das Beschichtungsgemisch vernetzt wird.Plastic film is applied by means of a capillary caster, a doctor blade, a felt nozzle, a roller or another application device, that the coating mixture is activated and predried with IR radiation and / or hot air, and that the coating mixture is then crosslinked with UV radiation.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtungsreaktion in dem Beschichtungsgemisch durch die UV-Strahlung doppelt angeregt wird.16. The method according to claim 14, characterized in that the curing reaction in the coating mixture is excited twice by the UV radiation.
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass für die UV-Strahlung unterschiedlich dotierte UV-Strahler eingesetzt werden, wobei die Dotierung der UV- Strahler der UV-Chemie der Komponenten des Beschichtungsgemisches angepasst wird.17. The method according to claim 15, characterized in that differently doped UV lamps are used for the UV radiation, the doping of the UV lamps being adapted to the UV chemistry of the components of the coating mixture.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mit UV-Strahlungintensitäten von 6 W bis 18 kW vernetzt wird. 18. The method according to claim 17, characterized in that is crosslinked with UV radiation intensities of 6 W to 18 kW.
19. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsgemisch mit einer Nassschichtdicke von 1 bis 15 μm auf die Kunststoff-Folie aufgetragen wird.19. The method according to claim 15, characterized in that the coating mixture is applied with a wet layer thickness of 1 to 15 microns on the plastic film.
20. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsgemisch in zumindest zwei Trockenzonen bei Temperaturen von 5 bis 60 0C / 40 bis 60 °C getrocknet wird.20. The method according to claim 15, characterized in that the coating mixture is dried in at least two drying zones at temperatures of 5 to 60 0 C / 40 to 60 ° C.
21. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass als UV-Strahler dotierte Quecksilberlampen eingesetzt werden, deren Spektren auf die Photoinitiatoren des Beschichtungsgemisches abgestimmt sind.21. The method according to claim 17, characterized in that mercury lamps doped as UV emitters are used, the spectra of which are matched to the photoinitiators of the coating mixture.
22. Verfahren nach Anspruch nach einem der Ansprüche 18 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Auftrag von 10 bis 30 ml/min, insbesondere 15 ml/min Beschichtungsgemisch, bei einer Folienbreite von bis zu 80 cm und einer Transportgeschwindigkeit der Kunststoff-Folie von 30 m/min mit einer UV-Strahlungsdichte von 160 W/cm2 vernetzt wird. 22. The method according to claim 18, characterized in that with an application of 10 to 30 ml / min, in particular 15 ml / min coating mixture, with a film width of up to 80 cm and a transport speed of the plastic film of 30 m / min with a UV radiation density of 160 W / cm 2 .
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