CH621818A5 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine pigmentfreie wäss- stens 50 Gew.-% des Alkoholes aus Isopropanol bestehen. Ferrige Überzugsmasse, die eine Dispersion kolloidaler Kiesel- ner kann das wässrig-alkoholische Lösungsmittel der erfin-säure in einer Lösung eines partiellen Kondensates eines Sila- dungsgemässen Überzugsmassen ausserdem ein wassermisch-noles in einem alkoholisch-wässrigen Lösungsmittelsystem ent- bares polares Lösungsmittel in einer Menge von bis zu 20 hält. Mit Hilfe dieser pigmentfreien wässrigen Überzugsmasse 65 Gew.-%, bezogen auf das Lösungsmittelsystem, enthalten, können abriebfeste Überzüge hergestellt werden. wobei ein bevorzugtes derartiges wassermischbares polares
Es besteht Bedarf an transparenten Verglasungsmateria- Lösungsmittel Aceton ist.
lien, die gegen Zersplittern beständiger sind als Glas. Aus syn- Als weitere Komponente kann die Überzugsmasse eine mit
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Wasser mischbare organische Säure enthalten, die aus der folgenden Gruppe von Säuren: Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure oder Maleinsäure ausgewählt ist. Derartige Überzugsmassen können zusätzlich einen Gehalt von 0,05 bis 1 Gew.-% eines gepufferten latenten Silanolkondensationskataly-sators aufweisen. Als Beispiele für derartige verwendbare Katalysatoren seien genannt: Natriumkatalysatoren in Form des Natriumsalzes der mit Wasser mischbaren organischen Säure, Carbonsäuresalze eines Amines oder ein quaternäres Ammoniumsalz, beispielsweise Benzyltrimethyl-ammonium-acetat.
Wie bereits erwähnt wurde, müssen mindestens 70 Gew.-% des Silanoles der Formel I aus der Verbindung der Formel CTbSi(OH)3 bestehen, und vorzugsweise liegt diese Verbindung in einer Menge von 40-60 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt, vor. Diese zuletzt genannte Überzugsmassen enthalten als niederen aliphatischen Alkohol vorzugsweise ein Gemisch aus Methanol und Isopropanol. s Mindestens 70 Gew.-% des partiellen Kondensates des Silanoles der Formel I, das auch Siloxanol genannt werden kann, werden durch Kondensation des Silanoles der Formel CH3Si(OH>3 erhalten, und der Rest auf 100 Gew.-% kann durch Co-Kondensation solcher Silanole der Formel I erhalten wer-io den, in welchen R ein Alkylrest mit 2 oder 3 Kohlenstoffato-men, der Vinylrest, der 3,3,3-Trifluorpropylrest, der Glycidoxy-propylrest oder der y-Methacryloxypropylrest ist. Diese möglicherweise als weitere Komponenten in dem Cokondensa-tionsprodukt anwesenden Silanole der Formel I besitzen also 15 die folgenden Formeln:
C2H5Si(0H)5, C^HySiCOHj)CH2=CHSi(0H3)3, CH2^ C-C00(CH2)3Si(0H)3, CH2CHCH20(CH2)3Si(0H)3
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wobei auch Gemische aus zwei oder mehr der genannten Sila- 25 noie zusammen mit dem Monomethyltrisilanol der Formel CH3Si(OH>3 co-kondensiert sein können.
Sowohl vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit als auch wegen der Erreichung optimaler Eigenschaften des gehärteten Überzuges bevorzugt man die Verwendung von partiellen Kon- 30 densationsprodukten auf Basis von Monomethyltrisilanol bei der Formulierung der erfindungsgemässen Überzugsmassen.
Wie in den Beispielen eingehender erläutert wird, erzeugt man bei der Herstellung der erfindungsgemässen Überzugsmassen die partiellen Kondensate des Silanoles zweckmässiger- 35 weise in situ, indem man zu einer Dispersion aus kolloidaler Kieselsäure in der sauren wässrigen, oder wässrig-alkoholi-schen Lösung ein Trialkoxysilan zugibt, das dann in situ zu dem Trisilanol der Formel I hydrolysiert wird. Bei dieser Hydrolyse wird aus dem Trialkoxysilan der entsprechende Alkohol freige- 40 setzt, und dieser kann einen Teil oder die Gesamtmenge des Alkoholes, der in der wässrigen Überzugsmasse vorliegt, darstellen. In der so gebildeten wässrig-sauren alkoholischen Lösung, in welcher die kolloidale Kieselsäure dispergiert ist, erfolgt dann ebenfalls in situ die partielle Kondensation der 45 freigesetzten Trisilanole unter Bildung der gewünschten Kondensationsprodukte.
Beispiele für geeignete Trialkoxysilane sind solche mit Me-thoxy-, Athoxy-, Isopropoxy- und t-Butoxysubstituenten, die bei der Hydrolyse den entsprechenden Alkohol freisetzen, so dass 50 mindestens ein Teil des in der Überzugsmasse vorliegenden Alkohols auf diese Weise erzeugt wird. Nach der Bildung des Silanols im wässrigsauren Medium erfolgt Kondensation der Hydroxylgruppen unter Bildung von -Si-O-Si-Bindungen. Die Kondensation verläuft nicht vollständig, vielmehr behält das 55 Siloxan eine erhebliche Menge an silicium-ständigen Hydroxylgruppen, so dass das Polymer im wässrig-alkoholischen Lösungsmittel löslich wird. Dieses lösliche partielle Kondensat kann als ein Siloxanol-Polymer mit mindestens einer silicium-ständigen Hydroxylgruppe pro jeweils drei -Si-O-Einheiten 60 gekennzeichnet werden. Während der Härtung auf einem Substrat kondensieren diese restlichen Hydroxylgruppen unter Bildung eines Silsesquioxans RSÌO3/2.
Die Kieselsäurekomponente der erfindungsgemässen Masse liegt als kolloidale Kieselsäure vor. Wässrige kolloidale 65 Kieselsäuredispersionen weisen im allgemeinen eine Teilchen-grösse im Bereich von 50 bis 150 Millimicron Durchmesser auf. Diese Kieselsäuredispersionen werden nach bekannten Methoden hergestellt und sind im Handel erhältlich. Um Dispersionen mit höherer Stabilität und Überzüge mit besseren optischen Eigenschaften zu erzeugen, bevorzugt man kolloidale Kieselsäure der Teilchengrösse 10 bis 30 Millimikron. Kolloidale Kieselsäuren dieses Typs sind von NaîO und anderen Alkalimetalloxyden relativ frei und enthalten im allgemeinen weniger als 2, vorzugsweise weniger als 1 Gew.-% NaïO. Sie sind sowohl als saure wie als basische Hydrosole erhältlich. Kolloidale Kieselsäure bildet einen Unterschied zu anderen in Wasser disper-gierbaren Formen des SÌO2, wie z. B. nicht-teilchenförmiger Polykieselsäure oder Alkalimetallsilikatlösungen, die zur Durchführung vorliegender Erfindung nicht brauchbar sind.
Die Kieselsäure wird in einer Lösung des Siloxanols dispergiert, welches in einem Co-Lösungsmittel aus niederigem aliphatischem Alkohol und Wasser vorliegt. Geeignete niedrige aliphatische Alkohole sind z. B. Methanol, Äthanol, Isopropanol und t-Butanol. Auch Gemische dieser Alkohole können verwendet werden. Bevorzugt wird Isopropanol, und bei Alkoholmischungen bevorzugt man die Verwendung von mindestens 50 Gew.-% Isopropanol im Gemisch, um eine optimale Haftung des Überzugs zu erzielen. Das Lösungsmittelsystem sollte etwa 20 bis 75 Gew.-% Alkohol enthalten, um Lösung des Siloxanols sicherzustellen. Falls erwünscht, kann man auch zusätzliche, mit Wasser mischbare polare Lösungsmittel wie Aceton, 2-Butoxyäthanol oder dergleichen in geringer Menge einsetzen, z. B. in einer Menge von nicht mehr als 20 Gew.-% des Co-Lösungsmittel-Systems.
Um optimale Eigenschaften des Überzugs sicherzustellen, und sofortige Gelierung der Überzugsmasse zu verhüten, muss zur Einstellung eines pH-Wertes von 3,0 bis 6,0 ausreichende Säuremenge vorhanden sein. Zu den hier geeigneten Säuren gehören sowohl organische als auch anorganische Säuren, z. B. Salzsäure, Essigsäure, Chloressigsäure, Zitronensäure, Benzoesäure, Dimethylmalonsäure, Ameisensäure, Glutarsäure, Gly-kolsäure, Maleinsäure, Malonsäure, Toluolsulfonsäure, Oxalsäure und dergleichen. Die speziell verwendete Säure übt direkten Einfluss auf die Geschwindigkeit der Silanolkondensa-tion aus, die ihrerseits die Lagerzeit der Masse bestimmt. Die stärkeren Säuren wie Salzsäure und Toluolsulfonsäure führen zu spürbar verkürzten Lagerzeiten oder Badzeiten und benötigen weniger Alterung zur Erzielung des beschriebenen löslichen partiellen Kondensats. Man bevorzugt den Zusatz ausreichender Mengen der mit Wasser mischbaren Carbonsäuren Essigsäure, Ameisensäure, Propionsäure und Maleinsäure, um
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den pH-Wert der Überzugsmasse im Bereich von 4 bis 5,5 ein- Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt, in einem Co-zustellen. Damit erzielt man nicht nur eine gute Lebensdauer Lösungsmittel-System aus Methanol, Isopropanol und Wasser des Bades, sondern die Alkalimetallsalze dieser Säuren sind vorliegt, wobei die Alkohole 30 bis 60 Gew.-% des Co-Lösungs-auch löslich, so dass man diese Säuren in Verbindung mit Kie- mittel-Systems ausmachen, und die ferner einen der Katalysato-selsäuren einsetzen kann, die eine spürbare (mehr als 0,2% 5 ren Natriumacetat oder Benzyltrimethylammoniumacetat in NaîO) Menge Alkalimetall oder Alkalimetalloxyd enthalten. einer Menge von 0,05 bis 0,5 Gew.-% der Masse enthält. Diese
Die erfindungsgemässen Überzugsmassen sind leicht her- Masse ist relativ beständig, besitzt eine Lebensdauer des Bades stellbar, indem man Trialkoxysilane wie RSi(OCH3>3 zu Hydro- von etwa 1 Monat und kann, nach Beschichtung auf ein Sub-solen kolloidaler Kieselsäure zugibt und den pH-Wert mittels strat, in relativ kurzer Zeit bei Temperaturen im Bereich von 75 der organischen Säure auf die bestimmte Höhe einstellt. Die io bis 125 °C gehärtet werden unter Bildung eines transparenten, Säure kann dem Silan oder dem Hydrosol vor dem Vermischen kratzfesten Überzugs.
der beiden Komponenten zugegeben werden, vorausgesetzt, Die erfindungsgemässen Überzugsmassen können auf feste dass rasch vermischt wird. Die zur Erzielung des gewünschten Substrate nach konventionellen Methoden appliziert werden, pH-Wertes erforderliche Säuremenge hängt vom Alkalimetall- z. B. durch Auffliessen, Besprühen oder Eintauchen, wobei man gehalt der Kieselsäure ab, beträgt jedoch gewöhnlich weniger 15 einen kontinuierlichen Oberflächenfilm erhält. Substrate aus als 1 Gew.-% der Masse. Alkohol wird durch Hydrolyse der bahnförmigem, weichem Kunststoffmaterial zeigen die höch-Alkoxysubstituenten des Silans erzeugt, wobei beispielsweise ste Verbesserung nach Applikation des Überzugs; jedoch kann durch Hydrolyse von 1 Mol CH3Si(OC2Hs)3 3 Mol Äthanol ent- die Masse auch auf andere Substrate wie Holz, Metall,
stehen. Je nach dem in der fertigen Mischung erwünschten bedruckte Oberflächen, Leder, Glas, Keramik und Textilien Feststoffgehalt kann man weiteren Alkohol, Wasser oder ein 20 appliziert werden. Wie bereits erwähnt, eignen sich die erfin-mit Wasser mischbares Lösungsmittel zusetzen. Die Masse dungsgemässen Massen insbesondere als Überzüge für dimen-sollte gut vermischt und kurze Zeit gealtert werden, um die Bil- sionsbeständige synthetische organische Polymersubstrate in dung des partiellen Kondensats sicherzustellen. Die so erhal- Form von Bahnen oder Folien, wie Acrylpolymere, z. B.
tene Überzugsmasse stellt eine klare oder schwach trübe Flüs- Poly(methylmethacrylat), Polyester, z. B. Poly(äthylentereph-sigkeit niedriger Viskosität dar, die mehrere Tage haltbar ist. 25 thalat) und Polycarbonate, z. B. Poly(diphenylolpropan)carbo-Die Kondensation von = SiOH setzt sich mit sehr geringer nat und Poly(diäthylenglycol-bis-aIlyl)carbonat, Polyamide, Geschwindigkeit fort, und die Masse kann gegebenenfalls Gel- Polyimide, Copolymere aus Acrylnitril-Styrol, Styrol-Acrylni-strukturen bilden. Die Lebensdauer des Bades aus der Masse tril-Butadien-Copolymere, Polyvinylchlorid, Butyrate, Polyäthy-kann verlängert werden, indem man die Dispersion unterhalb len und dergleichen. Mit diesen Massen beschichtete, transpa-Raumtemperatur,z.B.bei5°Chält. - 30 rente Polymermaterialien eignen sich zur Verwendung als
Der Mischung können gepufferte, latente Kondensations- ebene oder gekrümmte Gehäuseteile wie Fenster, Oberlichter katalysatoren zugesetzt werden, so dass man zur Erzielung und Windschutzscheiben, insbesondere für Transporteinrich-optimaler Abriebbeständigkeit des fertigen Überzugs mildere tungen. Kunststofflinsen, z. B. Brillengläser, aus Acrylharz oder Härtungsbedingungen benötigt Eine Klasse derartiger latenter Polycarbonat, können ebenfalls mit den erfindungsgemässen Katalysatoren besteht aus den Alkalimetallsalzen von Carbon- 35 Massen beschichtet werden. Bei bestimmten Anwendungen, säuren, z. B. Kaliumformiat. Eine weitere Klasse latenter Kata- die eine hohe optische Auflösung erfordern, kann es sich emp-lysatoren bilden die Amincarboxylate und quaternären Ammo- fehlen, die Überzugsmasse vor der Applikation auf das Substrat niumcarboxylate. Selbstverständlich müssen die Katalysatoren zu filtrieren. In anderen Fällen, z. B. bei Verwendung als korro-löslich oder mit dem Co-Lösungsmittel-System mindestens sionsbeständiger Überzug auf Metalle, ist die schwache Trü-mischbar sein. Die Katalysatoren sind in solchem Ausmass 40 bung (weniger als 5%), die bei gewissen Formulierungen auflatent, dass sie bei Raumtemperatur die Lebenszeit des Bades tritt, z. B. bei einem Gehalt an Zitronensäure und Natriumzitrat, aus der Masse nicht spürbar verkürzen, hingegen dissoziiert nicht nachteilig, eine Filtration kann daher unterbleiben, der Katalysator beim Erwärmen und erzeugt katalytisch wirk- Durch entsprechende Formulierung, einschliesslich same Produkte, z. B. ein Amin, die die Kondensation beschleu- Lösungsmittel, Applikationsbedingungen und Vorbehandlung nigen. Man verwendet gepufferte Katalysatoren, um Einflüsse 45 (einschliesslich der Verwendung von Primers) des Substrats, auf den pH-Wert der Masse zu vermeiden. Bestimmte handels- können die Überzüge auf praktisch sämtlichen festen Oberflä-übliche kolloidale Kieselsäuredispersionen enthalten freie chen zur Haftung gebracht werden. Ein harter, lösungsmittel-
Alkalimetallbase, die mit der organischen Säure während der beständiger Oberflächenüberzug wird nach Entfernung des pH-Wert-Einstellung reagiert, wobei in situ der Carboxylat- Lösungsmittels und flüchtiger Anteile gebildet Die Masse Katalysator entsteht. Dies gilt insbesondere dann, wenn man 50 trocknet an der Luft unter Bildung eines nicht-klebenden Über-von einem Hydrosol mit einem pH-Wert von 8 oder 9 ausgeht zugs, hingegen benötigt man zur Kondensation der restlichen Die Mischung kann katalysiert werden durch Zusatz von Car- Silanole im partiellen Kondensat eine Erwärmung auf 50 bis boxylaten wie Dimethylaminacetat, Äthanolaminacetat, Dime- 150 °C. Diese letzte Härtung führt zur Bildung eines Silsesqui-thylanilin-Formiat, Tetraäthylammoniumbenzoat, Natriumace- oxans der Formel RSÌO3/2 und steigert die Reibfestigkeit des tat Natriumpropionat, Natriumformiat oder Benzyltrimethyl- 55 Überzugs erheblich. Die Überzugsdicke kann je nach Applika-ammoniumacetat Die Katalysatormenge kann je nach den tionstechnik variiert werden, jedoch werden im allgemeinen gewünschten Härtungsbedingungen variiert werden, jedoch Überzüge von etwa 0,5 bis 20 und vorzugsweise 2 bis 10 Mikron wird mit etwa 1,5 Gew.-% Katalysator in der Mischung die Dicke angewandt Besonders dünne Überzüge erhält man
Lebenszeit des Bades verkürzt und die optischen Eigenschaf- durch Schleuderbeschichtung.
ten des Überzugs können verschlechtert werden. Vorzugs- eo weise verwendet man etwa 0,05 bis 1 Gew.-% Katalysator. Beispiel 1
Zur Erzielung der höchsten Stabilität in der Dispersion und 0,2 g Eisessig werden zu 200 g einer handelsüblichen wässri-gleichzeitig optimaler Eigenschaften im gehärteten Überzug gen Dispersion kolloidaler Kieselsäure mit einem Anfangs-pH bevorzugt man die Verwendung einer Überzugsmasse mit von 3,1, die 34% SiOz von etwa 15 Millimikron Teilchengrösse einem pH im Bereich von 4 bis 5, die 10 bis 25 Gew.-% Fest- 65 und einen Na20-Gehalt von weniger als 0,01 Gew.-% besitzt stoffe enthält, in der die Kieselsäure eine Teilchengrösse im zugegeben. Unter Rühren werden der angesäuerten Dispersion Bereich von 5 bis 30 Millimikron aufweist und das partielle 138 g Methyltrimethoxysilan zugesetzt, wobei Methanol und Kondensat von CH3Si(OH)3 in einer Menge von 35 bis 55 Methyltrisilanol entstehen. Nach etwa einstündigem Stehen
wird der pH-Wert des Gemischs bei 4,5 stabilisiert. Portionen der Mischung werden mit Ammoniumhydroxyd und Eisessig vermischt, um den pH-Wert einzelner Proben derart einzustellen, dass man Mischungen mit pH 3,7 bis 5,6 erhält. Diese Mischungen werden 4 Tage gealtert, um die Bildung des partiellen Kondensats von CH3Si(OH)3 in der Dispersion sicherzustellen. Die Mischung enthielt 40% Feststoffe, wovon die Hälfte aus SÌO2 und die andere Hälfte aus Siloxan bestand, berechnet aus der in der gehärteten Masse verfügbaren CH3SÌO3/2-Gewichtsmenge.
6 g jeder Mischung wurden auf biaxial orientierte, verstreckte Stücke aus Poly-methylmethacrylat durch Fliessbe-schichtung aufgebracht. Die Acrylharzstücke besassen die Abmessungen 10,16 x 15,24x0,475 cm und waren vorgängig mit Isopropanol gereinigt worden. Die beschichteten Stücke wurden 1 Vi Std. an der Luft bei Raumtemperatur und dann 4 Std. bei 85 °C in einem Umluftofen gehärtet.
Portionen der gealterten Mischungen wurden durch Zusatz von Isopropanol auf 25 Gew.-% Feststoffgehalt verdünnt, dann auf die gleiche Weise auf Acrylharz-Stücke aufgebracht und gehärtet. Andere Portionen der Mischung wurden insgesamt 8 Tage gealtert, dann auf Acrylharzstücke appliziert und der gleichen Härtung unterworfen.
Haftung und Abriebwiderstand bzw. Reibfestigkeit sämtlicher Überzüge wurden ermittelt. Die Haftung wurde unter Abziehen von Klebeband von einem Stück des Überzugs, in welches ein Gittermuster mit Gitterelementen von 0,318 cm eingekerbt worden war, gemessen und erwies sich dabei als ausgezeichnet bis gut, abgesehen von einigen der mit 8 Tage lang gealterter Überzugsmasse hergestellten Überzügen, die teilweise den Test nicht bestanden. Die Reibfestigkeit wurde ermittelt, indem man die Überzüge kreisförmig mit Stahlwolle Nr. 0000 fünfmal unter 1,7 kg/cm2 Druck rieb. Die Zunahme der optischen Trübung der geriebenen Fläche wurde dann mit einem Gardner-Grossflächen-Trübungsmesser gemessen. Die Reibfestigkeitswerte von Überzügen mit verschiedenen pH-Werten und verschiedener Alterungszeit sind in Tabelle I zusammengefasst.
Unbeschichtete Stücke aus dem gleichen, verstreckten Acrylharzstück zeigen Zunahme der Trübung von 32 bis 35% bei Anwendung obiger Methode. Diese Werte demonstrieren den Einfluss von pH-Wert, Prozent Feststoffgehalt und Alterung. Mischungen mit einem pH von 4,5 und 5,0 waren mehr als 21 Tage lang beständig und ergaben die beste Kratzfestigkeit.
Eine Portion der Mischung vom pH 4,5, die mit Isopropanol auf 25% Feststoffgehalt verdünnt worden war, wurde durch Zusatz von 0,28 Gew.-% Benzyltrimethylammoniumacetat nach 5tägigem Altern katalysiert. Die katalysierte Mischung wurde unter Fliessbeschichtung auf transparente, glasfaserverstärkte Polyesterstücke appliziert, die im Handel erhältlich sind als Verglasungsmaterial für Sonnenenergie-Kollektoren. Der Überzug wurde 6 Std. bei 70 °C gehärtet. Die Haftung des Überzugs war ausgezeichnet und man erzielte eine schwache Yerbesserung der Lichttransmission. Die Reibfestigkeit des Überzugs war gut. Auf der Grundlage von Tests anderer Substrate kann erwartet werden, dass langzeitige Bewetterungsversuche eine wesentliche Verbesserung der Wetterbeständigkeit ergeben.
Beispiel 2
Eine Überzugsmasse mit 37 Gew.-% Feststoffen, wovon 50% aus SÌO2 bestanden, wurde formuliert, indem man eine basische kolloidale Dispersion von Kieselsäure von 13 bis 14 Millimikron Grösse (pH 9,8, Na20-Gehalt 0,32%) zu Methyltri-methoxysilan zusetzte, das durch Zugabe von 2,5 Gew.-% Eisessig angesäuert worden war. Nach 4stündigem Vermischen wurde die Mischung in Portionen unterteilt, die dann mit weiterem Eisessig auf pH 3,9,4,5 bzw. 5,0 eingestellt wurden. Sodann
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wurden die Portionen mit Isopropanol auf 25% Feststoffgehalt verdünnt, 4 Tage gealtert und nach der Vorschrift von Beispiel 1 auf Acrylharzstücke aufgetragen, gehärtet und getestet. Sämtliche Proben zeigten keine Veränderung der Trübung nach dem Abreiben mit Stahlwolle. Diese Zunahme der Härte, verglichen mit dem Überzug gemäss Beispiel 1, insbesondere mit einer Mischung vom pH 3,7, geht zurück auf die katalyti-sche Wirkung des Natriumacetats, welches sich beim Zusatz der kolloidalen Kieselsäure zum angesäuerten Silan gebildet hatte. Die unverdünnten Mischungen (37% Feststoffgehalt) waren weniger beständig und gelierten innerhalb der Alterungszeit von 4 Tagen aufgrund der Anwesenheit des Katalysa-tors.
Eine Überzugsmasse der vorstehend beschriebenen Art mit einem pH 4,5 und 25% Feststoffgehalt wurde 3 Tage gealtert, dann wurden damit 6 keramische Wärmeaustauscherkerne aus Spodumen tauchbeschichtet. Die restliche Überzugsmasse wurde sodann mit einem 50/50-Isopropanol-Wasser-Co-Lösungsmittel auf 20% Feststoffgehalt verdünnt, und hiermit wurden 6 Wärmeaustauscherkerne aus Cordierit mit relativ kleinen Luftpassagen tauchbeschichtet. Sämtliche Proben wurden bei 100 °C 6 Std. gehärtet. 3 Proben jedes Typs wurden bei 350 °C weitere 20 Std. gehärtet. Sämtliche der beschichteten Kerne zeigten verbesserte Festigkeit und waren gegenüber heissen korrodierenden Gasen beständiger.
Beispiel 3
Unter Verwendung verschiedener Trimethoxysilane wurde eine Anzahl Überzugsmassen hergestellt. Die Mischungen wurden zubereitet, indem man die entsprechende Menge Silan zur in Beispiel 1 bereits beschriebenen wässrigen kolloidalen Kieselsäuredispersion zugab, die mit 1 Gew.-% Eisessig auf einen pH von etwa 4,5 angesäuert worden war. Der Feststoffgehalt bestand aus 50 Gew.-% SÌO2 und 50 Gew.-% des partiellen Kondensats von RSi(OH)3, berechnet als RSÌO3/2. Nach 3 Tagen wurden die Mischungen mit Isopropanol auf 20% Feststoffgehalt verdünnt. In den Fällen, in denen R
cf3ch2ch2-,
CH2CHCH20(CH2)j und CH2=CHC00(CH2)j X0 CH,
bedeutete, erfolgte Gelierung innerhalb dieser 3 Tage. Frische Mischungen wurden formuliert und nach 4 Std. mit Isopropanol auf 20% Feststoffgehalt verdünnt, worauf 2 Tage stehengelassen wurde.
Die Mischungen wurden auf saubere, verstreckte Flächengebilde aus Acrylharz, wie bereits beschrieben, aufgetragen, 15 Min. an der Luft trocknen gelassen und dann 4 Std. bei 85 °C gehärtet. Die beschichteten Stücke wurden im beschriebenen Test mit Stahlwolle auf ihre Reibfestigkeit getestet. Die bei Verwendung verschiedener Silane erzielten Ergebnisse sind aus Tabelle II ersichtlich. Zur Formulierung der obigen Mischungen wurde ein Silangemisch verwendet. Mit einem Gemisch aus 90 Gew.-% CH3Si(OCH3)3 und 10 Gew.-% CF3CH2CH2Si(OCH3)3 anstelle des Monomethyltrimethoxysi-lans erhielt man einen Überzug, der einen A-Wert der Trübung von 2,0% ergab. Ein Überzug, hergestellt mit einem Gemisch aus 80% CH3Si(OH3)3 und 20%
CH2=CHCC00(CH)5- SitOCH-^
3
besass gleich gute Reibfestigkeit
Diese Werte zeigen, dass es notwendig ist, Mischungen zu verwenden, die einen Hauptanteil des partiellen Kondensats
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von CH3Si(OH)3 enthalten. Gehärtete Überzüge auf der Basis anderer Silsesquioxane wie z. B. C3H7SÌO3/2 und
CKg-CHÇC 00(CHg)^ S i Oy2
waren weicher als die Acrylharzoberfläche selbst.
Beispiel 4
Verschiedene Mengen Methyltrimethoxysilan wurden zu einer angesäuerten wässrigen kolloidalen Kieselsäuredispersion gemäss Beispiel 1 zugegeben und der pH-Wert der Mischung wurde auf 4,5 eingestellt. Nach 4 Tagen wurden die Mischungen mit Isopropanol auf 20% Feststoffgehalt verdünnt und durch Fliessbeschichtung auf Acrylharzstücke appliziert, an der Luft getrocknet und 2 Std. bei 85 °C gehärtet. Die Reibfestigkeit (Veränderung der Trübung A in Prozent beim Rest mit Stahlwolle) zeigt folgende Tabelle:
Zusammensetzung des gehärteten Überzugs
% Veränderung der Trübung
10%CH3Si03/2
90 % SÌO2
*
20 % CH3SÌO3/2
80 % SÌO2
•
30 % CH3SÌO3/2
70 % SÌO2
1,0
40 % CH3SÌO3/2
60 % SÌO2
2,0
50%CH3SiC>3/2
50 % SÌO2
0,4
* Überzug ging beim Härten flockig ab.
Diese Werte demonstrieren, dass eine geringste Menge (mindestens 25 bis 30 Gew.-%) CH3SÌO3/2 im Überzug vorhanden sein muss.
Beispiel 5
Zu einer angesäuerten kolloidalen Kieselsäuredispersion, die anfänglich von Alkalimetallsalzen im wesentlichen frei war wurden verschiedene Mengen Natriumacetat zugegeben. Der Dispersion wurde ausreichend Methyltrimethoxysilan zugesetzt, so dass ein 50:50 SÌO2 : CHsSiCb^-Überzug entstehen konnte, und der pH jeder Mischung wurde mit Eisessig auf 4,5 eingestellt. Nach 1 bis 4 Tagen wurden die Mischungen mit Isopropanol auf 20% Feststoffgehalt verdünnt, auf Acrylharzstücke aufgetragen und 4 Std. bei 85 °C gehärtet. Die Reibfestigkeit (Veränderung der Trübung A in % im Test mit Stahlwolle) zeigt folgende Tabelle:
Gew.-% Natriumacetat in Ausgangs-Kieselsäuredispersion
% Veränderung der Trübung nach Abrieb
0
1,0*
0,0625
0,3*
0,125
0,3
0,25
0,5
0,50
0,8
1,0
0,3
2,0
14,8
* Beschichtung nach 4 Tagen, alle anderen Beschichtungen nach 1 Tag.
Gleiche Ergebnisse ( À von weniger als 1%) erzielt man, wenn man Trimethylbenzylammoniumacetat in Mengen von 0,05 bis 0,25 Gew.-% der Mischung einsetzt. Nach obigem Verfahren kann die optimale Menge jedes beliebigen, in vorliegender Beschreibung erwähnten latenten Katalysators leicht ermittelt werden.
Beispiel 6
Zum Vergleich wurde Äthylorthosilikat als SiC>2-QuelIe verwendet, wie in der US-PS 3 642 681 beschrieben. 100 g Äthylorthosilikat wurden durch Zusatz von 47 g Äthanol in 45 g 0,1 n-wässriger Salzsäure hydrolysiert. Nach 1 Std. wurden ausreichende Mengen verschiedener Silane zu Proben des hydroly-sierten (C2HsO)4Si zugegeben, so dass Mischungen entstanden, in welchen 50% des Feststoffgehalts aus SÌO2 bestanden. Diese Lösungen wurden mit Isopropanol und Essigsäure zu 10%igen Lösungen verdünnt, die Acrylharz-Flächengebilde benetzen. Nach dem Beschichten wurden die Acrylharzstücke 16 Std. auf 85 °C erhitzt, um vollständige Härtung sicherzustellen. Die Reibfestigkeit wurde nach vorstehendem Test mit Stahlwolle ermittelt, dabei wurden folgende Ergebnisse erzielt:
zur Äthylorthosilikat-Lösung % Veränderung der zugesetztes Silan Trübung ( A)
CH3Si(OCH3)3 18,7
Ch2=CHSi(OCH3)3 25,7
CH2=CHCCOO(CH2)3Si(OCH3)3 21,5
Cfo
Diese Werte demonstrieren das schlechtere Verhalten von Kieselsäurelösungen aus hydrolysiertem Äthylorthosilikat. Die Kieselsäure muss in Form einer kolloidalen Dispersion vorliegen, damit die verbesserte Reibfestigkeit erzielt wird.
Beispiel 7
50,0 g Methyltrimethoxysilan wurden mit 1,0 g Essigsäure angesäuert. 66,7 g der in Beispiel 2 beschriebenen kolloidalen Kieselsäuredispersion wurden zum angesäuerten Silan zugegeben, wobei man eine methanolisch-wässrige Dispersion von Kieselsäure und partiellem Kondensat erhielt. Die Feststoffe bestanden zu 40% aus SÌO2 und zu 60% aus dem partiellen Kondensat von CH3Si(OH)3, berechnet als CH3SÌO3/2. Nach dem Verdünnen mit Isopropanol auf 22,5% Feststoffgehalt wurde der pH auf 5,35 eingestellt. Nach 5 Tagen wurde die Mischung filtriert und auf Flächengebilde aus Poly(diäthylenglycol-bis-allyl)-carbonat aufgetragen, die über Nacht in 10%iger Kaliumhydroxydlösung gelegen hatten. Der Überzug wurde dann 2 Std. bei 100 °C gehärtet
Eine zweite Portion dieser Überzugsmasse wurde durch Zusatz von 0,1 Gew.-% Trimethylbenzylammoniumacetat katalysiert, dann auf versilberte Acrylharzstücke (Spiegel) und auf Polycarbonatstücke, die wie vorstehend beschrieben vorbehandelt worden waren, aufgetragen. Die katalysierten Überzüge wurden 2 Std. bei 85 °C gehärtet. Sowohl die verspiegelten Acrylharzstücke als auch die Polycarbonatstücke wurden im Reibfestigkeitstest mit Stahlwolle getestet und ergaben einen A-Wert der Trübung von weniger als 1%. Die beschichteten Polycarbonatstücke wurden nach dem Taber-Abriebtest getestet Die Überzüge wurden gerieben, bis sich eine Trübung von 10% gebildet hatte, wobei die Anzahl der Umdrehungen als Mehrfaches der Umdrehungen angegeben wird, die nötig sind, um die gleiche Trübung auf unbeschichteten Acrylharzstücken zu erzeugen (s. Tabelle III).
Ebenso wie Poly-methylmethacrylat eignet sich Poly(di-äthylenglycol-bis-allyl)-carbonat insbesondere zur Herstellung
6
5
10
15
20
25
30
35
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von Brillengläsern. Nach der Formgebung können derartige Linsen mit den erfindungsgemässen Massen beschichtet werden, wodurch ihre Gebrauchsfähigkeit verlängert wird.
Flächengebilde aus handelsüblichem transparentem Poly-carbonat wurden mit einer 5%igen Lösung eines silan-modifi- 5 zierten Epoxyharzes in Dowanol-EM grundiert und an der Luft trocknen gelassen. Der Epoxy-Primer bestand aus einem Gemisch aus etwa 20% ß-Aminoäthyl-y-aminopropyltrimetho-xysilan in einem handelsüblichen flüssigen Epoxyharz. Die grundierten Stücke wurden mit einer Masse gemäss Beispiel 1 io (pH 3,9), die mit Isopropanol auf 25% Feststoffgehalt verdünnt und durch 0,2 Gew.-% Trimethylbenzylammoniumacetat katalysiert worden war, beschichtet. Der Überzug bestand den Test mit Klebeband auf kreuzweise eingekerbter Probe, und auch die Reibfestigkeit war ausgezeichnet. Weitere Polymersub- 15 strate, die durch einen erfindungsgemässen Überzug verbessert werden, sind Polyvinylchlorid, Polystyrol, Silikonharze und -kautschuk, Cellulose-Thermoplasten, Polyester und dergleichen.
20
Beispiel 8
75,7 Teile Methyltrimethoxysilan, das mit 18,9 Teilen Essigsäure angesäuert worden war, wurden mit 126,1 Teilen der kolloidalen Kieselsäuredispersion mit 50% Feststoffgehalt gemäss Beispiel 1 vermischt. Es trat schwach exotherme Reaktion ein 25 und das Gemisch wurde gekühlt. Nach 5 Std. wurden weitere 8 Teile Essigsäure zugegeben, wobei ein pH-Wert von 4,5 resultierte. Nach 11 Std. wurde die Mischung mit 100 Tin Isopropanol verdünnt. Sodann wurde 3'A Tage gealtert und dann ver-strecktes Acrylharz durch Tauchbeschichtung beschichtet. Der 30 Überzug wurde an der Luft getrocknet und 4 Std. bei 85 °C gehärtet.
Die beschichteten Stücke wurden in eine Feuchtigkeitstest-Kammer gelegt, die bei einer Temperatur von 74 °C und 100% Feuchtigkeit gehalten wurde. Weitere Stücke wurden in einem 35 Weatherometer unter den Bedingungen des Tests ASTM-G-25-70 getestet. Zum Vergleich wurde eine handelsübliche Acrylharzbahn mit einem Überzug aus Polykieselsäure/Fluor-olefin-Hydroxylalkylvinyläther-Copolymer getestet. Die Ergebnisse des Reibfestigkeitstests mit Stahlwolle (1,7 kg/cm2) nach 40 der angegebenen Anzahl Umdrehungen und Behandlungszeiten sind in Tabelle IV wiedergegeben. Ein weiteres Acrylharz-stück, welches mit obiger erfindungsgemässer Masse beschichtet worden war, wurde mehr als 21 Tage im Weatherometer ausgesetzt, und wurde durch Stahlwolle nach 5 Umdrehungen « unter 1,7 kg/cm2 nicht sichtbar zerkratzt.
Weitere, gemäss obiger Beschreibung beschichtete und gehärtete Acrylharzstücke wurden einem anderen Test unterworfen, um die Brauchbarkeit als Gehäuse (Windschutzscheiben) für Transporteinrichtungen zu ermitteln. Ein mit dem 50 betreffenden Lösungsmittel getränktes Gazepolster wurde auf den gehärteten Überzug gelegt, mit einem Uhrglas bedeckt und 24 Std. bei Raumtemperatur gehalten. Diese Behandlung ergab keinen sichtbaren Effekt bei Benzol, Toluol, Xylol, Trichlor-äthan, Aceton, Äthylacetat, Butylamin, Methanol, Isopropanol, ss Frostschutzmittel, Benzin oder Motoröl.
Ein weiteres beschichtetes Acrylharzstück wurde mit dem Wischerblatt eines Scheibenwischers unter einer Belastung von 0,15 kg pro 2,54 cm Länge bei bogenförmiger Bewegung mit 80 Hin- und Herbewegungen/Minute gerieben. In Abstän- f>o den von 5 Min. wurde eine 15%ige Natriumchloridlösung auf das Teststück gesprüht. Der Versuch wurde nach 12 420 Zyklen beendet, und danach war kein sichtbarer Effekt auf der Bogen-fläche zu bemerken.
Die thermischen Schockeigenschaften des Überzugs wur- 65 den ermittelt, indem man ein beschichtetes Stück periodisch etwa 20 Min. lang von -18 auf +70 °C erwärmte bzw. kühlte. Nach 6 Zyklen war der Überzug noch intakt und die optischen
7 621818
Eigenschaften waren nicht sichtbar verändert.
Diese Werte zeigen, dass zusätzlich zur Reibfestigkeit die erfindungsgemässen Überzüge ausgezeichnete Wettereigenschaften, Lösungsmittelbeständigkeit und thermische Beständigkeit besitzen.
Beispiel 9
Eine Überzugsmasse ähnlich der von Beispiel 8, jedoch ohne Isopropanol, wurde auf saubere Aluminiumbleche aufgesprüht. Nach 24stündigem Trocknen an der Luft wurden die beschichteten Bleche in einem Tauzyklus-Weatherometer getestet. Nach 100 Std. zeigten die Bleche sehr geringe Korrosion (2%) und keine Blasenbildung im Überzug. Diese Werte demonstrieren die Brauchbarkeit der erfindungsgemässen Massen als korrosionsbeständige Überzüge für Metalle.
Beispiel 10
Die Verwendbarkeit verschiedener organischer Säuren bei der Formulierung der erfindungsgemässen Massen wurde demonstriert, indem Ameisensäure und Maleinsäure mit 50/50 Isopropanol/Wasser-Colösungsmittel zu 25%igen Lösungen verdünnt wurden. Oxalsäure wurde mit dem gleichen Co-Lösungsmittel zu einer 12,5%igen Lösung verdünnt. Jede der verdünnten Säuren wurde zu 10,0- g-Portionen einer wässrigen kolloidalen Kieselsäuredispersion mit 30% Feststoffgehalt und Teilchen von 13 bis 14 Millimikron, einem pH von 9,8 und einem NaîO-Gehalt (titrierbares Alkali) von 0,32% zugegeben. Es wurde so viel Säure verwendet, dass der pH in den Bereich von 3,5 bis 4,1 fiel. Zu jeder der angesäuerten Kieselsäuredispersionen wurden 6,0 g Methyltrimethoxysilan zugegeben. Nach halbstündigem Vermischen wurde der Feststoffgehalt mit Isopropanol auf 25% vermindert, dann wurde etwa 18 Std. gealtert. Die Mischungen mit Oxalsäure enthielten eine geringe Menge Niederschlag, der sich während des Alterns abgeschieden hatte. Die gealterten Mischungen wurden durch Fliessbe-schichtung auf Mikroskop-Objektträger aus Glas aufgetragen, an der Luft getrocknet und dann bei 100 °C 2Vi Std. gehärtet.
Die klaren gehärteten Überzüge wurden auf Reibfestigkeit getestet, indem man die Oberfläche mit einem Bleistiftradierer zu verletzen versuchte. Die Reibfestigkeit der mit Ameisensäure angesäuerten Mischung war ausgezeichnet, während die Werte bei Maleinsäure und Oxalsäure sehr gut waren.
Beispiel 11
Das Verfahren von Beispiel 10 wurde wiederholt unter Verwendung einer 25%igen Glycolsäurelösung und einer kolloidalen Kieselsäuredispersion, welche etwa 0,05% NaîO enthielt und einen Anfangs-pH von 3,1 besass. Nach dem Verdünnen mit Isopropanol auf 25% Feststoffgehalt betrug der pH 3,6. Nach etwa 4stündigem Altern wurden etwa 25 g der Mischung mit 0,15 g einer 10%igen Lösung von Benzyltrimethylammo-niumacetat katalysiert, wobei der pH auf 4,7 anstieg. Mit der Mischung wurde ein gläserner Objektträger beschichtet, dann wurde gehärtet. Der klare Überzug besass eine sehr gute Reibfestigkeit beim Test mit einem Bleistiftradierer.
Die Überzugsmasse wurde dann durch Zusatz von 0,5 g 10%iger Triäthylaminlösung in Isopropanol weiter katalysiert, wobei der pH auf 5,2 anstieg. Ein daraus hergestellter Überzug auf Objektträgern ergab nach der Härtung sehr gute Reibfestigkeit, jedoch eine geringe (etwa 3% Trübung) Verminderung der Lichttransmission. Diese geringfügige Trübung ist nicht zu beanstanden, wenn es sich um Anwendungsfälle ausserhalb des optischen Gebiets handelt.
Beispiel 12
Drei verschiedene wässrige kolloidale Kieselsäuredispersionen wurden vermischt, so dass man eine Dispersion mit 32% Feststoffgehalt erhielt, wobei der Feststoffgehalt zu lh aus Teil-
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8
chen von 50 bis 70 Millimikron, zu Vi aus Teilchen von 15 bis 17 Millimikron und zu V3 aus Teilchen 6 bis 7 Millimikron bestand; der Na20-Gehalt betrug etwa 0,2 Gew.-%. Zu 87,5 g der kolloidalen Kieselsäuredispersion wurden 2,25 g Essigsäure in 10 ml Wasser zugegeben. Nach dem Ansäuern wurden 45 g Methyl- 5 trimethoxysilan rasch zugesetzt und das Gemisch wurde geschüttelt. Nach 45 Min. wurde die Hydrolyse als beendet betrachtet und es erfolgte Zusatz von 57,75 g Isopropanol,
wobei eine Überzugsmasse mit 25% Feststoffgehalt (berechnet auf das Gewicht von SÌO2 plus CH3SÌO3/2) vom pH 5,4 erhalten 10 wurde.
Nach 2tägigem Altern wurde die Lösung/Dispersion von kolloidaler Kieselsäure und partiellem Kondensat filtriert und ein Teil wurde auf ein 0,32 cm dickes Flächengebilde aus ver-strecktem Acrylharz aufgetragen. Nach 30minütigem Trock- 15 nen an der Luft wurde der Überzug 4 Std. bei 80 °C gehärtet.
Beim Reibfestigkeitstest mit Stahlwolle gemäss Beispiel 1 erfolgte keine sichtbare Veränderung der Trübung. Die Anzahl Umdrehungen wurde auf 25 erhöht, jedoch auch hier erfolgte kein messbarer Antrieb. Dann wurde der Druck von 1,7 auf 2,4 20 kg erhöht, und nach 10 Umdrehungen hatte die Trübung ebenfalls nicht messbar zugenommen. Die aussergewöhnliche Härte dieses Überzugs resultiert vermutlich aus der dichteren Packung der Teilchen, die aus der Verwendung verschiedener Teilchengrössen resultiert. 25
Eine zweite Portion der gealterten Überzugsmasse wurde durch Fliessbeschichtung auf 2,54 mm dickes, handelsübliches Styrol/Acrylnitril-Copolymer, welches mit dem in Beispiel 7 beschriebenen, silan-modifizierten Epoxyharz grundiert wor- 30 den war, beschichtet. Nach halbstündigem Trocknen wurde der Überzug 6 Std. bei 75 °C gehärtet.
Der gehärtete Überzug zeigte ausgezeichnete Reibfestigkeit im Test mit Stahlwolle. Ein Teil des Überzugs wurde mit 35 einem Rasiermesser in Quadraten von 1,2 mm eingekerbt,
wobei bis zum Substrat eingeschnitten wurde. Entfernt man ein zuvor auf die eingeschnittene Oberfläche aufgedrücktes Klebeband schnell, so wird der eingeschnittene Überzug nicht abgehoben. Hieraus ersieht man die ausgezeichnete Reibfestigkeit 40 und Haftung der erfindungsgemässen Überzugsmasse.
Tabelle I
Reibfestigkeit - % Veränderung der Trübung pH der Mischung
3,7 4,5
5,0
5,6
% Feststoffgehalt in der Mischung % Veränderung der Trübung( À) 4tägige Mischung % Veränderung der Trübung (A) 8tägige Mischung
40 25 40 6 4 0,4 6 4 6
25 40 25 0,8 0,4 0,5 2 2 2
40
6
5*
25
6
6
* kleine Gelteilchen in der Probe
Tabelle!!
In der Überzugsmasse verwendetes Silan
Reibfestigkeit % Veränderung der Trübung
CH3Si(OCH3)3
3,2
C2HsSi(OCH3)3
Mischung gelierte
CH2=CHSi(OCH3)3
9,0
C3H7Si(OCH3)3
45,5
CF3CH2CH2Si(OCH3)3
33,5
CH2=C|:HCOO(CH2)3Si(OCH3)3
50,7
CHs
ÇH2-ÇHCH20(CH2)3Si(0CH3)3
39,0
Tabelle III
Teststück
Taber-Abrieb (X Acryl)
kleinste abger. grösste abger.
Fläche Fläche unbeschichtetes Poly-
carbonat 24 X 24 X
4OSÌO2: 6OCH3SÌO3/2
nicht katalysiert 580 X 375 X
40 SÌO2 :60 CH3SÌO3/2
katalysiert 670 X 350 X
Tabelle IV
Behandlungsbedingungen Überzugsmaterial Reibfestigkeit (% A Trübung) Aussehen vor nach Umdrehungen Abrieb
5 10 15
anfangs
50 % SÌO2
50%Si03/2
0,7
0,8
1,0
gut
(keine Behandlung)
Polykieselsäure/
120 Std.
Fluor-Copolymer
1,6
2,2
3,5
ausgezeichnet
50 % SÌO2
Feuchtigkeitskammer
50 % SÌO3/2
0,2
0,2
1,9
gut
Polykieselsäure/
Fluor-Copolymer
40,2
-
-
permante Wasserflecken
240 Std.
50 % SÌO2
Feuchtigkeitskammer
50 % CH3SÌO3/2
0,6
1,4
5,6
gut
Polykieselsäure/
Fluor-Copolymer
44,0
-
-
permante Wasserflecken
7 Tage
50 % S1O2
Watherometer
50 % CH3SÌO3/2
0,5
0,7
0,5
gut
Polykieselsäure/
Fluor-Copolymer
1,8
5,4
15,7
gut
Claims (11)
1 -3 Kohlenstoffatomen, den Vinylrest, den 3,3,3-Trifluorpropyl- stand ist jedoch relativ gering. Durch die fehlende Oberflächenrest, den y-Glycidoxypropylrest oder den y-Methacryloxypro- härte und den fehlenden Abriebwiderstand wird die Verwen-pylrest darstellt, und wobei mindestens 70 Gew.-% des Silanoles io dung dieser transparenten Polymermaterialien stark einge-der Formel I aus der Verbindung der Formel CH3Si(OH>3 schränkt. Auch andere Anwendungsarten dieser Polymermate bestehen, und wobei die Überzugsmasse 10-50 Gew.-% Fest- rialien, z. B. für dekorative Architekturteile und Spiegel, sind stoffe, die im wesentlichen aus 10-70 Gew.-% kolloidaler Kiesel- aufgrund der niedrigen Abriebbeständigkeit begrenzt.
säure und 30 bis 90 Gew.-% des partiellen Kondensates beste- Kratzfeste Überzüge, wie z. B. Kieselsäure enthaltende hen, und genügend Säure für einen pH-Wert im Bereich von 3,0 15 Lösungen und Copolymere aus Polykieselsäure und fluorhalti-bis 6,0 enthält. gen Komponenten sind bekannt Diese Produkte erlangten nur
1. Pigmentfreie wässrige Überzugsmasse, dadurch gekenn- chengebilde hergestellt werden, und derartige Materialien wie zeichnet, dass sie eine Dispersion kolloidaler Kieselsäure in Polycarbonate und Acrylharze finden Anwendung zum Vergla-einer Lösung eines partiellen Kondensates eines Silanoles in sen von Autos, Autobussen und Luftfahrzeugen und als Fenster einer alkoholisch-wässrigen Lösung, in welcher der Alkohol ein 5 in öffentlichen Gebäuden. Diese Polymere sind leicht in der niederer aliphatischer Alkohol ist, enthält, wobei das Silanol die gewünschten Form herstellbar, ferner besitzen sie geringere Formel I RSi(OH>3 aufweist, in welcher R einen Alkylrest mit Dichte und bessere Bruchfestigkeit als Glas; ihr Abriebwider-
2. Überzugsmasse gemäss Patentanspruch 1, dadurch begrenzte technische Verwendung, da ihre Anwendung gekennzeichnet, dass in der alkoholisch-wässrigen Lösung der schwierig, ihre Feuchtigkeitsbeständigkeit schlecht oder sie Alkohol in einer Menge von 20-75 Gew.-%, bezogen auf das . teuer sind. Die erfindungsgemässe Überzugsmasse basiert auf Gesamtgewicht aus Alkohol und Wasser vorliegt. 20 relativ billigen, technisch verfügbaren Materialien, und sie ist
3. Überzugsmasse nach Patentanspruch 2, dadurch gekenn- leicht auf Substrate applizierbar unter Erzeugung einer abriebzeichnet, dass mindestens 50 Gew.-% des Alkoholes aus Isopro- festen Oberfläche mit guten Wettereigenschaften.
panol bestehen. Ziel der Erfindung war die Bereitstellung einer als Schutz-
4. Überzugsmasse nach Patentanspruch 2, dadurch gekenn- Überzug für feste Substrate geeigneten Masse, die einen verbezeichnet, dass das wässrig-alkoholische Lösungsmittel ausser- 25 sert abriebfesten Überzug auf festen, insbesondere transparendem ein wassermischbares, polares Lösungsmittel in einer ten Substraten ergibt.
Menge von bis zu 20 Gew.-%, bezogen auf das Lösungsmittelsy- Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass die ange-stem, enthält, wobei das polare Lösungsmittel vorzugsweise strebten Ziele durch eine pigmentfreie wässrige Überzugs-Aceton ist. masse erreicht werden können, die eine Dispersion kolloidaler
5. Überzugsmasse nach Patentanspruch 2, dadurch gekenn- 30 Kieselsäure in einer Lösung eines partiellen Kondensates eines zeichnet, dass sie als Säure eine mit Wasser mischbare, organi- Silanoles in einem wässrig-alkoholischen Lösungsmittel ent-sche Säure enthält, die aus der folgenden Gruppe von Säuren: hält, wobei der Alkohol ein niedriger aliphatischer Alkohol ist Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure oder Maleinsäure aus- und das Silanol die in der Folge angegebene chemische Zusam-gewählt ist. mensetzung aufweisen muss, sofern man bestimmte Mengen-
6. Überzugsmasse nach Patentanspruch 5, dadurch gekenn- 35 Verhältnisse an kolloidaler Kieselsäure zu dem partiellen Konzeichnet, dass sie zusätzlich einen Gehalt von 0,05 bis 1,5 densat des Silanoles und bestimmte pH-Bereiche einhält. Gew.-% eines gepufferten latenten Silanol-Kondensationskata- Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine pig-lysators aufweist. mentfreie wässrige Überzugsmasse, die dadurch gekennzeich-
7. Überzugsmasse nach Patentanspruch 6, dadurch gekenn- net ist, dass sie eine Dispersion kolloidaler Kieselsäure in einer zeichnet, dass sie einen Natriumkatalysator in Form des Natri- 40 Lösung eines partiellen Kondensates eines Silanoles in einer umsalzes der mit Wasser mischbaren organischen Säure ent- alkoholisch-wässrigen Lösung, in welcher der Alkohol ein niehält. derer aliphatischer Alkohol ist, enthält, wobei das Silanol die
8. Überzugsmasse nach Patentanspruch 6, dadurch gekenn- Formel I zeichnet, dass sie als Katalysator ein Carbonsäuresalz eines
Amines enthält. 45 RSi(OH)3
9. Überzugsmasse nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Katalysator ein quaternäres Ammonium- aufweist, in welcher R einen Alkylrest mit 1 -3 Kohlenstoffato-salz, vorzugsweise Benzyltrimethylammoniumacetat enthält. men, den Vinylrest, den 3,3,3-Trifluorpropylrest, den y-Glycido-
10. Überzugsmasse nach Patentanspruch 5, dadurch xypropylrest oder den y-Methacryloxypropylrest darstellt, und gekennzeichnet, dass sie das partielle Kondensat von 50 wobei mindestens 70 Gew.-% des Silanoles der Formel I aus der CH3Si(OH>3 vorzugsweise in einer Menge von 40-60 Gew.-%, Verbindung der Formel CH3Si(OH>3 bestehen, und wobei die bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt, enthält. Überzugsmasse 10-50 Gew.-% Feststoffe, die im wesentlichen
11. Überzugsmasse nach Patentanspruch 10, dadurch aus 10-70 Gew.-% kolloidaler Kieselsäure und 30 bis 90 Gew.-% gekennzeichnet, dass sie als niederen aliphatischen Alkohol ein des partiellen Kondensates bestehen, und genügend Säure für Gemisch aus Methanol und Isopropanol enthält. 55 einen pH-Wert im Bereich von 3,0 bis 6,0 enthält.
Vorzugsweise ist in den erfindungsgemässen Überzugsmassen in der alkoholisch-wässrigen Lösung der Alkohol in einer Menge von 20 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aus Alkohol und Wasser, vorhanden. Speziell bevorzugt sind 60 dabei solche wässrig-alkoholische Lösungen, in welchen minde-
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