DE69225590T2

DE69225590T2 - Grundschicht und beidseitig beschichteter artikel

Info

Publication number: DE69225590T2
Application number: DE69225590T
Authority: DE
Inventors: Hiroko Soshiaru Ooyamazaki 205 Ooyamazaki-Cho Otokuni-Gun Kyoto 618 Fujimoto; Masayuki 10-A4-32 Sonoyama 2-Chome Shiga 520 Kidai; Takashi 1300-134 Oaza Minamizakura Yasu-Gun Shiga 520-23 Taniguchi
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1992-02-05
Filing date: 1992-02-05
Publication date: 1998-09-10
Anticipated expiration: 2012-02-06
Also published as: EP0580857B1; EP0580857A1; KR0151545B1; US5518818A; DE69225590D1; EP0580857A4; KR0165844B1; WO1993016138A1; KR970707241A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Grundschicht in einer Mehrfachbeschichtung zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften wie Oberflächenhärte, Abriebbeständigkeit, Verschleißbeständigkeit und Oberflächenglanz einer Vielzahl von Substraten und zur Verbesserung der wetterbeständigen Haftung der Beschichtung des Substrats und auf einen mehrfach beschichteten Artikel, der die Beschichtung trägt.
Verschiedene Beschichtungen wurden vorgeschlagen, um die Oberflächeneigenschaften wie Abriebbeständigkeit, Verschleißbeständigkeit, Oberflächenhärte und Oberflächenglanz unterschiedlicher Substrate zu verbessern. Viele Grundschichten wurden ebenfalls hierzu vorgeschlagen, um die Haftung zwischen den Beschichtungen und den Substraten zu verbessern.
Außerdem wurden zum Zwecke des Schutzes der Substrate, der Grundschichten oder der Oberflächenbeschichtungen, die aufgrund der UV-Strahlen im Sonnenlicht während der Verwendung im Freien der Zersetzung und Vergtlbung oder dem Abplatzen unterworfen sind, viele Versuche unternommen, um UV-Absorber zu den Substraten, den Oberflächenschichten oder den Grundschichten hinzuzufügen.
Beispielsweise wurden die folgenden Versuche durchgeführt: um UV- Absorber zu den Substraten hinzuzufügen (JP-A-62-146951 und JP-A-01- 247431); um UV-Absorber zu den Grundschichten hinzuzufügen (JP-A-02- 016129, JP-A-02-016048 und JP-A-61-086259); und um UV-Absorber zu den Oberflächenschichten hinzuzufügen JP-A-01-096266, JP-A-01-055307 und JP-A- 63-083117).
UV-Absorber, die in Zusammensetzungen von Schichten eingelagert werden können, wurden in US-A-4216267, JP-A-03-163177, JP-A-56-125414 und JP-A-57-074310 bekanntgemacht, während JP-A-55-075459 eine Oberflächenschicht bekanntmacht, die ein Vinylcopolymer enthält, von dem eine Monomerkomponente ein UV-Absorptionsvinylmonomer ist, und EP-A-0293871 macht lichtstabilisierte, polymerisierte Mikropartikel, die einen UV-Absorber enthalten, bekannt.
In den oben beschriebenen, herkömmlichen Techniken entweichen jedoch die zugefügten UV-Absorber, wenn die Schichten über einen langen Zeitraum dem Freien ausgesetzt werden, und im Ergebnis blättern die Schichten ab oder die Substrate und Grundschichten zeigen Vergilbung (Entfärbung). Folglich kann die Zugabe der UV-Absorber nicht als grundlegende Verbesserung der Wetterbeständigkeit der Substrate angesehen werden.
Die vorliegende Erfindung spricht die oben beschriebenen Probleme an und liefert dem jeweiligen ersten und zweiten Aspekt zufolge
(1) die Verwendung eines Polymers als Grundschicht, das aus Copolymereinheiten eines UV-Absorbers besteht, der eine ungesättigte Doppelbindung hat, und
(2) einen beidseitig beschichten Artikel, der aus einem Substrat, einer Grundschicht, die aus einem Polymer besteht, das copolymerisierte Einheiten eines UV-Absorbers umfaßt, der eine ungesättigte Doppelbindung auf dem Substrat hat, und einer Hartschicht auf der Grundschicht besteht.
Beispiele für UV-Absorber, die eine ungesättige Doppelbindung haben, sind in der vorliegenden Erfindung UV-Absorber des Benzotriazoltyps, des Benzophenontyps und des Benzophenolattyps. Es gibt keine spezielle Einschränkung in der grundsätzlichen Struktur der UV-Absorber.
Beispiele für Benzophenon-UV-absorber, die eine ungesättigte Doppelbindung haben, schließen Verbindungen ein, die die folgende Struktur haben:
worin wenigstens einer der R¹, R², R³ und R&sup4; eine organische Gruppe ist, die eine ungesättige Doppelbindung (> C=C< ) hat, und die anderen unabhängig voneinander eine Substituentgruppe wie eine Alkylgruppe, eine Alkenylgrup pe, eine Aralkylgruppe, eine Arylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Aralkoxygruppe, eine Allyloxygruppe, eine Hydroxygruppe, eine Halogengruppe, eine Sulfonsäureestergruppe, eine Carbonsäureestergruppe und eine Phosphorsäureestergruppe sind.
Weiterhin schließen Beispiele für Benzotriazol-UV-absorber, die eine ungesättigte Doppelbindung haben, Verbindungen ein, die die folgende Struktur haben:
worin wenigstens einer der R&sup5;, R&sup6; und R&sup7; eine organische Gruppe ist, die eine ungesättige Doppelbindung (> C=C< ) hat, und die anderen unabhängig vonein ander eine Substituentgruppe wie eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Aralkylgruppe, eine Arylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Aralkoxygruppe, eine Allyloxygruppe, eine Hydroxygruppe, eine Halogengruppe, eine Sulfonsäureestergruppe, eme Carbonsäureestergruppe und eine Phosphorsäureestergruppe sind.
Weiterhin schließen Beispiele für Phenylbenzoat-UV-absorber, die eine ungesättigte Doppelbindung haben, Verbindungen ein, die die folgende Struktur haben:
worin wenigstens einer der R&sup8; bis R¹³ eine organische Gruppe ist, die eine ungesättige Doppelbindung (> C=C< ) hat, und die anderen unabhängig voneinander eine Substituentgruppe wie eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Aralkylgruppe, eine Arylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Aralkoxygruppe, eine Allyloxygruppe, eine Hydroxygruppe, eine Halogengruppe, eine Sulfonsäureestergruppe, eine Carbonsäureestergruppe und eine Phosphorsäureestergruppe sind.
Beispiele der ungesättigten Doppelbindung, die in den UV-Absorbern der vorliegenden Erfindung enthalten sind, sind eine Vinylgruppe, eme Allylgruppe, eine Vinylengruppe und eine Methacryloylgruppe. Obwohl es keine spezielle Beschränkung auf diese Gruppen gibt, wird die Methacryloylgruppe aufgrund ihrer Reaktivität bevorzugt.
Die Grundschicht zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Polymer, das durch Copolymerisation des UV-Absorbers, der eine ungesättigte Doppelbindung hat, mit einem anderen Monomer, wie oben beschrieben, gebildet. Obwohl es keine besondere Beschränkung auf die Copolymerkomponente anders als beim UV-Absorber in der Grundschicht gibt, werden die Monomere verwendet, die eine ungesättigte Doppelbindung oder funktionelle Gruppe haben, die gegenüber der ungesättigten Doppelbindung des UV-Absorbers reaktiv ist.
Diese Monomere, die eine ungesättigte Doppelbindung haben und copolymerisierte Einheiten der Grundschicht bilden, sind nicht speziell auf Vinylmonomere oder Methacrylsäureestermonomere beschränkt. Beispiele für Monomere sind verschiedene Methacrylatderivate wie Methacrylsäure, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Propylmethacrylat, Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, Pentylmethacrylat, Hexylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Heptylmethacrylat, Octylmethacrylat, Laurylmethacrylat, Dodecyl methacrylat, Stearylmethacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat, Methoxyoligoethylenglycolmethacrylat, Glycidylmethacrylat, Methacrylamid, N,N-Dimethylaminoetrtylmethacrylat, N,N-Diethylaminoethylmethacrylat, verschiedene polyfünktionelle Methacrylatderivate wie Ethylenglycoldimethacrylat, Diethylenglycoldimethacrylat, 1,3-Propandioldimethacrylat, 1,4-Butandioldimethacrylat, 1,6-Hexandioldimethacrylat, Neopentylglycoldimethacrylat, Trimethylolpropan(di/tri)methacrylat, Pentaerythtritol(di/tri/tetra)methacrylat, Oligoethylenglycoldimethacrylat, verschiedene vinylgruppen-haltige Monomere wie Butadien, Isopren, Styren, ein Styrenderivat und Divinylbenzen. Von diesen Monomeren ist es vorzuziehen, eine Art oder wenigstens zwei Arten dieser Monomere zu verwenden, die die Haftung zwischen verschiedenen Kunststoffsubstraten und Oberflächenbeschichtungen verbessern ohne die Oberflächeneigenschaften der Oberflächenbeschichtungen wie Oberflächenhärte und Abrieb beständigkeit entsprechend den Substraten und den Oberflächenbeschichtungen zu beeinträchtigen. Um gute wetterbeständige Haftung zu realisieren, darf der Grundstoff copolymerisierte Einheiten des UV-Absorbers vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 20 Gewichtsprozent, insbesondere 1 bis 10 Gewichtsprozent, basierend auf der Gesamtmenge Monomere enthalten, wobei die Menge vom Typ des Substrates und der Oberflächenbeschichtung abhängt. Beispiele für das Monomer, das eine zur Reaktion mit der ungesättigten Doppelbindung des UV-Absorbers fähige funktionelle Gruppe hat, sind eine Hydroxygruppe, eine Thiolgruppe und Iminogruppe. Ein Monomer, das eme ungesättigte Doppelbindung hat, und ein Monomer, das eine zur Reaktion mit der ungesättigten Doppelbindung des UV-Absorbers fähige funktionelle Gruppe hat, können beide als Copolymerkomponente des UV-Absorbers verwendet werden.
Weiterhin kann die Grundschicht der Erfindung ebenso copolymerisierte Einheiten eines Monomers, außer den oben erwähnten, enthalten. Beispielsweise ist eine bevorzugte Ausführung, ein Antioxidationsmonomer und ein Lichtstabilisatormonomer, die eine ungesättige Doppelbindung als Copolymerkomponente haben, zum Zwecke der weiteren Verbesserung der Wetterbeständigkeit durch deren Verwendung in Kombination mit dem UV-Absorber zu verwenden. Beispiele für diese Monomere sind 2,2,6,6-Tetramethyl- 4-piperidylacrylat, 2,2,6,6-Tetramethyl-4-piperidylmethacrylat, 1,2,2,6,6-Pentamethyl4-piperidylacrylat und 1,2,2,6,6-Pentamethyl-4-piperidylmethacrylat.
Es gibt keine spezielle Begrenzung auf die Methode zum Beschichten verschiedener Substrate mit der Grundschicht, die den UV-Absorber als Copolymerkomponente in der vorliegenden Erfindung enthält. Jedenfalls können die unten beschriebenen Methoden eingesetzt werden: eine Methode, in der ein Substrat mit einer präcopolymerisierten Polymerlösung beschichtet und getrocknet wird, und eine Methode, in der ein Substrat mit einem Gemisch von Monomeren, die darauf polymerisiert werden, beschichtet wird. Zum Zeitpunkt der Präcopolymerisation kann jede Polymerisationsmethode wie Substanzpolymerisation, Lösungspolymerisation, Suspensionspolymerisation und Emulsionspolymerisation eingesetzt werden. Lösungspolymerisation wird jedoch bevorzugt, weil eine Beschichtungslösung für die Grundschicht zum Zeitpunkt der Beschichtung des Substrates mit der Grundschicht hergestellt wird. Das so erhaltene Polymer wird wenn nötig einem Verfahren wie Solubilisierung, Verdünnung und Lösungsmittelaustausch unterworfen, um eine copolymerisierte Polymerlösung für die Grundschicht zu erhalten. Das Substrat wird mit der Lösung beschichtet und getrocknet, um eine Grundschicht zu erhalten.
Wenn ein Substrat mit dem Monomergemisch und dem darauf polymerisierten Monomergemisch beschichtet wird, kann das Substrat mit dem Monomergemisch, das nicht umgesetzt wurde oder nicht mit einem Lösungsmittel verdünnt wurde, beschichtet werden und das Gemisch kann beispielsweise durch Bestrahlung mit Strahlen wie UV-Strahlen, Elektronenstrahlen und γ-Strahlen oder durch Erhitzen mit heißer Luft und IR-Strahlen polymerisiert werden.
Das Substrat kann ebenfalls mit dem-Polymer, in welchem der UV- Absorber copoylmerisiert wird, oder mit dem Monomergemisch, nach Verdünnen mit einem geeigneten Lösungsmittel, beschichtet werden. Im Fall der Zugabe des Lösungsmittels gibt es keine Begrenzung auf das Lösungsmittel. Das Lösungsmittel sollte durch Erwägung beispielsweise der gegenseitigen Löslichkeit mit dem copolymerisierten Polymer und dessen Haftung zum Substrat bestimmt werden, und ein oder wenigstens zwei Lösungsmittel können eingesetzt werden.
Weiterhin können verschiedene Additive ebenso zu dem Polymer, welches diese Grundschichten bildet und in dem der UV-Absorber copolymerisiert wird, oder zu dem Monomergemisch zugegeben werden. UV-Absorber, Antioxidationsmittel und Lichtstabilisatoren, außer den oben erwähnten, können zu weiteren Verbesserung der Wetterbeständigkeit zugegeben werden. Es ist eine bevorzugte Ausführung, verschiedene Tenside zum Zwecke der Verbesserung des Flusses der Grundschicht während des Beschichtens zu verwenden. Beispiele für besonders effektive Tenside sind Block- oder Propfcopolymere der Dimethylpolysiloxane und Alkylenoxide und Fluorintyptenside.
Obwohl das copolymerisierte Polymer oder Monomergemisch auf ein Substrat durch übliche Beschichtungsverfahren, aufgetragen werden kann, sind bevorzugte Beispiele Tauchbeschichtung, Gießlackieren, Beschichtung mittels Spincoater, Streichbeschichtung, Sprühbeschichtung, Walzenbeschichtung und Gießflußlackieren.
Die Stärke der Grundschicht in der vorliegenden Erfindung sollte durch die Eigenschaften der Oberflächenbeschichtung, die auf der Grundschicht gebildet worden ist, und die Haftung der Grundbeschichtung auf dem Substrat bestimmt werden. Obwohl es darauf keine spezielle Beschränkung gibt, ist die Stärke 0,05 bis 50 um, vorzugsweise 0,1 bis 10 um.
Beispiele der Oberflächenbeschichtungen, die auf der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Grundschicht gebildet worden sind, sind eine Acrylbeschichtung, eine Silantypbeschichtung, eine Isocyanattypbeschichtung, eine Melamintypbeschichtung und eine Epoxytyp-Hartbeschichtung, wobei es keine spezielle Begrenzung darauf gibt. Eine Organopolysiloxanhartbeschichtung wird jedoch bevorzugt aufgrund ihrer Wetterbeständigkeit verwendet.
Typische Beispiele der Zusammensetzung zur Bildung der Organopolysiloxanhartbeschichtung sind wenigstens eine Organosiliciumverbindung und/oder deren hydrolysiertes Produkt, die aus Organosiliciumverbindungen, die durch die allgemeine Formel (I) dargestellt werden, und deren hydrolysierten Produkten und aus Organosiliciumverbindungen, die durch die allgemeine Formel (II) dargestellt werden, und deren hydrolysierten Produkte ausgewählt wird:
worin R¹&sup4;, R¹&sup5;, R¹&sup6;, R¹&sup7;, R¹&sup8; und R¹&sup9; jeweils eine organische Gruppe sind, die ein bis zehn Kohlenstoffatome hat, X und Q jeweils eine hydrolysierbare Gruppe sind, a, c und e jeweils 0 oder 1 sind, b, d und f jeweils 0, 1 oder 2 sind und Y eine organische Gruppe ist, die 2 bis 40 Kohlenstoffatome hat.
Zunächst werden die Organosiliciumverbindungen, die durch die allgemeine Formel (I) dargestellt sind, und deren hydrolysierte Produkte nachstehend veranschaulicht.
R¹&sup4; und R¹&sup5; in der allgemeinen Formel (I) sind jeweils eine organische Gruppe, die 1 bis 10 Kohlenstoffatome hat. Spezielle Beispiele der organischen Gruppe sind Kohlenwasserstoffgruppen wie eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Phenylgruppe und Vinylgruppe, halogenierte Kohlenwasserstoffgruppen wie eine Chlorpropylgruppe und eine 3,3,3-Trifluorpropylgruppe, epoxygruppenhaltige organische Gruppen wie eine γ-Glycidoxypropylgruppe und β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethylgruppe, methacrylsäuregruppenhaltige organische Gruppen wie eine γ-Methacryloxypropylgruppe und eine γ-Acryloxypropylgruppe, andere organischen Gruppen, die verschiedene Substituentgruppen wie eine Mercaptogruppe, eine Cyanogruppe und eine Aminogruppe haben. R¹&sup4; und R¹&sup5; können gleich oder unterschiedlich sein.
Weiterhin ist X nicht speziell beschränkt, solange es eine hydrolysierbare funktionelle Gruppe ist, das heißt, eine Silanolgruppe wird durch Hydrolyse von X gebildet. Spezielle Beispiele für X sind Alkoxygruppen wie eine Methoxygruppe, eine Ethoxygruppe und Methoxyethoxygruppe, Acryloxygruppen wie eine Acetoxygruppe, Halogengruppen wie eine Chlorgruppe und eine Bromgruppe und Aryloxygruppen wie eine Phenoxygruppe.
Weiterhin sind in dem Fall, daß a + b wenigstens 2 sind, wegen der Oberflächenhärte wenigstens eine der R¹&sup4; und R¹&sup5; vorzugsweise eine reaktive organische Gruppe wie eine epoxygruppenhaltige organische Gruppe und eine methacryloxygruppenhaltige organische Gruppe.
Spezielle, typische Beispiele für diese Organosiliciumverbindungen sind Trialkoxysilane, Triacyclosilane oder Triphenoxysilane wie Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Methyltrimethoxyethoxysilan, Methyltriacetoxysilan, Methyltripropoxysilan, Methyltributoxysilan, Ethyltrimethoxysilan, Ethyltriethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltriacetoxysilan, Vinyltrimethoxyethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, Phenyltriethoxysilan, Phenyltriacetoxysilan, γ-Chlorpropyltrimethoxysilan, γ-Chlorpropyltriethoxysilan, γ-Chlorpropyltriacetoxysilan, 3,3,3-Trifluorpropyltrimethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyltriethoxysilan, γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan, γ-Mercaptopropyltrimethoxethoxysilan, γ-Mercaptopropyltriethoxysilan, N-β-(Aminoethyl)-y-aminopropyltrimethoxysilan, α-Cyanoethyltriethoxysilan, Methyltriphenoxysialn, Chlormethyltrimethoxysilan, Chlormethyltriethoxysilan, Glycidoxymethyltrimethoxysilan, Glycidoxymethyltriethoxysilan, α-Glycidoxyethyltrimethoxysilan, α-Glycidoxyethyltriethoxysilan, β-Glycidoxyethyltrimethoxysilan, β-Glycidoxyethyltriethoxysilan, α-Glycid oxypropyltrimethoxysilan, α-Glycidoxypropyltriethoxysilan, β-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, β-Glycidoxypropyltriethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltriethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltripropoxysilan, γ-Glycidoxypropyltributoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxyethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltriphenoxysilan, α-Glycidoxybutyltrimethoxysilan, α-Glycidoxybutyltriethoxysilan, β-Glycidoxybutyltrimethoxysilan, β-Glycidoxybutyltriethoxysilan, γ-Glycidoxybutyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxybutyltriethoxysilan, δ-Glycidoxybutyltrimethoxysilan, δ-Glycidoxybutyltriethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)methyltrimethoxysilan, (3,4-Epoxycyclohexyl)methyltrimethoxysilan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan, α-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltriethoxysilan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltripropoxysilan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltributoxysilan, α-(3-4-Epoxycyclohexyl)ethyltrumethoxyethoxysilan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltriphenoxysilan, γ-(3,4-Epoxycyclohexyl)propyltrimethoxysilan, γ-(3,4-Epoxycyclohexyl)propyltriethoxysilan, δ-(3,4-Epoxycyclohexyl)butyltrimethoxysilan, δ-(3,4-Epoxycyclohexyl)butyltriethoxysilan oder die hydrolysierten Produkte der Trialkoxysilane, Triacyclosilane oder Triphenoxysilane, Dialkoxysilane, Diphenoxysilane oder Diacycloxysilane wie Phenylmethyldimethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Phenylmethyldiethoxysilan, γ-Chlorpropylmethyl dimethoxysilan, γ-Chlorpropylmethyldiethoxysilan, Dimethyldiacetoxysilan, γ-Methacryloxypropylmethyldimethoxysilan, γ-Methacryloxypropylmethyldiethoxysilan, γ-Mercaptopropylmethyldimethoxysilan, γ-Mercaptopropylmethyldiethoxysilan, 7-Aminopropylmethyldimethoxysilan, γ-Aminopropylmethyldiethoxysilan, Methylvinyldimethoxysilan, Glycidoxymethylmethyldimethoxysilan, Glycidoxymethylmethyldiethoxysilan, α-Glycidoxyethylmethyldimethoxysilan, α-Glycidoxyethylmethyldiethoxysilan, β-Glycidoxyethylmethyldimethoxysilan, α-Glycidoxyethylmethyldiethoxysilan, α-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilan, α-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan, β-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilan, β-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldipropoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldibutoxysilan, y-Glycidoxypropylmethyldimethoxyethoxysilan, γ-Glycidoxypropyl methyldiphenoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldiacetoxysilan, γ-Glycidoxypropylethyldimethoxysilan, γ-Glycidoxypropylethyldiethoxysilan, γ-Glycidoxypropylvinyldimethoxysilan, γ-Glycidoxypropylvinyldiethoxysilan, γ-Glycidoxypropylphenyldimethoxysilan und γ-Glycidoxypropylphenyldiethoxysilan und die hydrolysierten Produkte der Dialkoxysilane, Diphenoxysilane oder Diacycloxysilane.
Als nächstens werden die Organosiliciumverbindungen, die durch die allgemeine Formel (II) dargestellt sind, und deren hydrolysierte Produkte nachstehend veranschaulicht.
Beispiele von R¹&sup6;, R¹&sup7;, R¹&sup8; und R¹&sup9; in der allgemeinen Formel (II) sind dieselben wie die für R¹&sup4; und R¹&sup5; in der allgemeinen Formel (I). Außerdem sind Beispiele für Q dieselben wie die für X. Y ist eine organische Gruppe, die zwischen 2 und 40 Kohlenstoffatome hat. Das heißt, Y ist eine funktionelle Gruppe, die in dem Molekül über weitere zwei Si-Atome, die jeweils Y mittels Si-C- Bindungen einbinden, enthalten ist, wobei es überhaut kein Problem gibt, sogar wenn die funktionelle Gruppe andere Atome als Kohlenstoff- oder Wasserstoffatome wie ein Sauerstoffatom und ein Stickstoffatom enthält. Die organische Gruppe kann kettenartig oder zyklisch sein, so lange sie 2 bis 40 Kohlenstoffatome hat. Die Anwesenheit beispielsweise eines Sauerstoffatoms in der Gestalt beispielsweise eines Epoxyrings verursacht nicht nur überhaupt keine Probleme, sondern wirkt vorzugsweise auch als funktionelle Gruppe während des Aushärtens mit.
Konkrete Beispiele für Y sind die folgenden:
(worin 1 eine Ganzzahl von 1 bis 4 ist)
Die Verwendung einer Organosiliciumverbindung, die eine Epoxygruppe oder Glycidoxygruppe enthält, wie die durch die allgemeine Formel (I) oder (II) dargestellte Organosiliciumverbindung, ist besonders geeignet Flexibilität zu verleihen. Überdies wird eine Organosiliciumverbindung, die beispielsweise eine Vinylgruppe, eine Methylgruppe oder eine Phenylgruppe enthält, vorzugsweise verwendet, um Wetterbeständigkeit und Wasserbeständigkeit zu verleihen. Eine Alkoxygruppe oder Alkoxyalkoxygruppe, die 1 bis 4 Kohlenstoffatome hat, wird vorzugsweise als X oder Q wegen der Aushärtungsgeschwindigkeit und der Leichtigkeit der Hydrolyse verwendet.
Von diesen Organosiliciumverbindungen und/oder deren hydrolysierten produkten werden die hydrolylsierten Produkte vom Standpunkt der Verringerung der Aushärtungstemperatur und dem der Förderung des Aushärtens bevorzugt. Die hydrolysierten Produkte werden durch Zugabe von reinem Wasser oder einer sauren, wässerigen Lösung einer Säure wie Salzsäure, Essigsäure oder Schwefelsäure zu dem Organosiliciumverbindungen und Rühren des Gemisches hergestellt. Weiterhin wird es leicht möglich, den Grad der Hydrolyse durch Einstellen der Zugabemenge des reinen Wassers oder der sauren, wässe rigen Lösung zu kontrollieren. Reines Wasser oder die saure, wässerige Lösung wird zum Zeitpunkt der Hydrolyse besonders bevorzugt vom Standpunkt der Förderung des Aushärtens in einem Molverhältnis von reinem Wasser oder von saurer, wässeriger Lösung zu X oder Q in der allgemeinen Formel (I) oder (II) von wenigstens 1 bis 3 zugegeben.
Da Alkohol beispielsweise während der Hydrolyse gebildet wird, kann die Hydrolyse ohne ein Lösungsmittel durchgeführt werden. Die Hydrolyse kann ebenso nach dem Mischen der Organosiliciumverbindung mit einem Lösungsmittel zum Zweck der einheitlicheren Hydrolyseführung unternommen werden. Überdies kann das hydrolysierte Produkt nach dem Enifernen einer geeigneten Menge des Alkohols, beispielsweise durch Erhitzen und/oder Reduzieren des Drucks, eingesetzt werden, und danach kann ein geeignetes Lösungsmittel ebenso zu dem hydrolysierten Produkt zugegeben werden, wobei die Auswahl dieser Verfahrensweisen von dessen Anwendung abhängig ist.
Beispiele des Lösungsmittels sind Alkohole, Ester, Ether, Ketone, halogenierte Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluen und Xylen und Lösungsmittel wie N,N-Dimethylformamid. Diese Lösungsmittel können gegebenfalls auch als Lösungsmittelgemisch von wenigstens zwei von diesen verwendet werden.
Es ist natürlich möglich, daß das Hydrolysereaktionsgemisch auf eine Temperatur von wenigstens Raumtemperatur erhitzt werden kann, um die Hydrolyse zu beschleunigen und weiter Reaktionen wie Präkondensation zu fördern, und daß die Hydrolyse ebenso durch Verringern der Hydrolysetemperatur auf Raumtemperatur durchgeführt werden kann, um Präkondensation zu verhindern, wobei die Verfahrensweisen von der Anwendung des hydrolysierten Produktes abhängig ist.
Weiterhin wird ein disperses anorganisches Oxid vorzugsweise als Zusatz für die Verbesserung der Härte der Oberflächenbeschichtung verwendet. Es gibt keine spezielle Begrenzung auf das anorganische Oxid, solange es nicht die Transparenz der Beschichtung im beschichteten Zustand beeinträchtigt und die Anwendung des Oxids den Verwendungszweck erzielt. Besonders geeignete Beispiele sind jedenfalls vom Standpunkt der Verarbeitbarkeit und der Verleihung von Flexibilität kolloidale, dispergierte Sole. Weitere spezifische Beispiele davon sind ein Siliciumdioxidsol, ein Titanoxidsol, ein Ceriumoxidsol, ein Zirconiumdioxidsol, ein Antimonoxidsol und ein Aluminiumoxidsol. Weiterhin kann ein Magnesiumfluoridsol für den gleichen Zweck verwendet werden. Obwohl die Zugabemenge des dispersen anorganischen Oxids nicht besonders begrenzt ist, ist es bevorzugt, um signifikantere Effekte zu erhalten, daß das disperse anorganische Oxid in der ausgehärteten Beschichtung in einer Menge von wenigstens 5 Gewichtsprozent bis zu 80 Gewichtsprozent enthalten sein sollte. Das heißt, offensichtliche Effekte der Zugabe können nicht erkannt werden, wenn die Menge weniger als 5 Gewichtsprozent ist, und wenn die Menge 80 Gewichtsprozent übersteigt, tendiert die resultierende Beschichtung dazu, unzureichende Haftung zur Grundschicht, Bruchbildung darin und Verringerung deren Schlagfestigkeit zu zeigen.
Obwohl ein disperses anorganisches Salz, das eine mittlere Teilchengröße zwischen 1 bis 200 um hat, normalerweise verwendet wird, wird eines, das eine mittlere Teilchengröße zwischen 5 bis 100 um hat, vorzugsweise eingesetzt.
Wenn die mittlere Teilchengröße 200 um übersteigt, hat die resultierende Beschichtung verringerte Transparenz und zeigt eine ausgeprägte Trübung, und die Bildung einer dicken Schicht wird schwierig. Wenn die mittlere Teilchengröße weniger als 1 um ist, zeigt die Schicht ungenügende Stabilität und die Reproduzierbarkeit der Beschichtungsbildung wird schlecht. Die Zugabe verschiedener Tenside und Amine zur Verbesserung der Dispersibilität der feinen Partikel verursacht keine Probleme. Überdies verursacht die Verwendung wenigstens zwei der dispersen anorganischen Oxide in Kombination keine Probleme.
Weiterhin können glanziose Eigenschaften ebenfalls auf die Oberflächenschicht übertragen werden. Spezifische Beispiele der Methode schließen die Verwendung des Siliciumdioxidsolaggregats und die Zugabe von feinen Siliciumdioxidteilchen ein.
Weiterhin kann ebenfalls eine Auswahl Tenside für die Beschichtungszusammensetzung zur Bildung der Oberflächenschicht verwendet werden, um den Fluß der Beschichtungszusammensetzung während der Beschichtung zu verbessern. Es ist besonders effektiv ein Block- oder Pfropfcopolymer von beispielsweise Dimethylpolysiloxan und Alkylenoxid und einem Fluortyptensid zu verwenden.
Ein UV-Absorber kann ebenfalls zum weiteren Verbessern der Wetterbeständigkeit hinzugefügt werden, und ein Antioxidationsmittel kann auch hinzugegfügt werden, um die thermische Zersetzungsbeständigkeit zu verbessern. Weiterhin kann ebenfalls eine Auswahl anorganischer Komponenten zu den Zusammensetzungen für die Oberflächenbeschichtung hinzugefügt werden, solange wie beispielsweise die Beschichtungsbildungseigenschaften und die Transparenz nicht deutlich reduziert werden. Die Verwendung dieser Additive in Kombination kann die Haftung zwischen der Oberflächenbeschichtung und dem Substrat und die Eigenschaften der Oberflächenbeschichtung wie chemische Beständigkeit, Oberflächenhärte, Haltbarkeit und Farbeigenschaften verbessern. Beispiele für anorganische Materialien, die wie oben beschrieben zugegeben werden können, sind Metallalkoxide, die durch die fol gende allgemeine Formel (III) dargestellt werden, und eine Auswahl von Chelatverbindungen und/oder von deren hydrolysierten Produkten:
M(OQ)m (III)
worin Q eine Alkylgruppe, eine Acylgruppe oder Alkoxyalkylgruppe ist, m ein numerischer Wert gleich der Anzahl der elektrischen Ladungen des Metalls M ist und M beispielsweise Silicium, Titan, Zirkonium, Antimon, Tantal, Germanium oder Aluminium ist.
Zum Zeitpunkt der Bildung der Oberflächenbeschichtung in der vorliegenden Erfindung können verschiedene Härtungsmittel zugegeben werden, um eine Förderung des Aushärtens oder das Härten bei niedrigen Temperaturen zu ermöglichen. Die Härtungsmittel, die für die Härtung verschiedener Epoxyharze oder verschiedener Organosiliciumharze verwendet werden, können als Härtungsmittel verwendet werden.
Spezifische Beispiele für diese Härtungsmittel sind verschiedene organische Säuren und deren Säureanhydride, stickstoffhaltige organische Verbindungen, verschiedene Metallkomplexe, Metallalkoxide, Alkalimetallsalze der organischen Carbonsäuren, verschiedene Salze wie Carbonate und radikalische Polymerisationsinitiatoren wie ein Peroxid und Azobisisobutyronitril. Ein Gemisch von wenigstens zwei dieser Härtungsmittel kann ebenfalls verwendet werden. Unter diesen Härtungsmitteln sind Aluminiumchelatverbindungen wie unten beschrieben besonders nützlich, um dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung vom Standpunkt der Stabilisierung der Beschichtungszusammensetzungen und Verhinderung der Färbung dieser Beschichtung nach deren Bildung zu genügen. Das heißt, verwendet werden können durch die allgemeine Formel AlTRZ3-r wiedergebene Aluminiumchelatverbindungen, worin T OL ist (wobei L eine niedere Alkylgruppe ist), Z wenigstens ein Bestandteil ist, der aus Liganden, die von Verbindugen abstammen, die durch die allgemeine Formel MlCOCH&sub2;COM² (worin M¹ und M² jeweils eine niedere Alkylgruppe sind) dargestellt werden, und aus Liganden gewählt wurde, die von Verbindungen abstammen, die durch die allgemeine Formel M³COCH&sub2;COM&sup4; (worin M³ und M&sup4; jeweils eine niedere Alkylgruppe sind) dargestellt werden, und r 0, 1 oder 2 ist. Von Muminiumchelatverbindungen, die durch die allgemeine Formel AlTRZ3-r dargestellt werden, sind besonders beispielsweise Acetylacetonatalu minium, Monoacetylacetonatobis(ethylacetoacetato)aluminium, Di-n-butoxidmonoethylacetoacetatoaluminium beispielsweise wegen der Löslichkeit in der Zusammensetzung, der Stabilität und der Wirkung als Härtungskatalysatoren bevorzugt. Diese Verbindungen können ebenfalls als Gemisch von wenigstens zwei derselben verwendet werden.
Methoden, die in herkömmlichen Beschichtungsweisen verwendet werden, können auf die Methode für die Oberflächenbeschichtung zum Beschichten mit den Zusammensetzungen angewendet werden. Bevorzugte Beispiele für die Beschichtungsmethode sind Tauchbeschichtung, Gießlackieren, Beschichtung mittels Spincoater, Streichbeschichtung, Sprühbeschichtung, Walzenbeschichtung und Gießflußlackieren
Die Beschichtungszusammensetzung, mit der ein Substrat beschichtet wurde, wird generell durch Erhitzen und Trocknen gehärtet.
Das Erhitzen kann durch heiße Luft und IR-Strahlen durchgeführt werden. Obwohl die Heiztemperatur durch das verwendete Substrat und die Beschichtungszusammensetzung bestimmt werden sollte, ist die Temperatur gewöhnlich zwischen Raumtemperatur und 250 ºC, besonders bevorzugt zwischen 35 und 200 ºC. Eine niedrigere Heiztemperatur als die oben erwähnte kann in unzureichendem Härten oder Trocknen resultieren. Eine höhere Heiztemperatur als die oben erwähnte verursacht beispielsweise thermische Zersetzung und Bruchbildung und tendiert dazu, Probleme wie Vergilbung zu verursachen.
Obgleich die Dicke der Oberflächenbeschichtung in der vorliegenden Erfindung nicht speziell beschränkt ist, ist wegen beispielsweise der Erhaltung der Haftungsstärke, der Härte und des Oberflächenglanzes eine Dicke von 0,1 bis 200 um, besonders von 0,4 bis 100 um, bevorzugt. Weiterhin kann das Substrat oder das Substrat, das mit einer Grundschicht ausgestattet ist, verschiedenen chemischen und physikalischen Behandlungen unterworfen werden, um die Adhäsion und die Benetzbarkeit zwischen dem Substrat und der Grundschicht oder der Grundschicht und der Oberflächenschicht weiter zu verbessern. Bevorzugte Beispiele der chemischen Behandlung sind Tauchen in heißes Wasser, Tauchen in ein Lösungsmittel, Oxidations- und Reduktionsbehandlung und Behandlung mit einer Säure oder einem Alkali. Bevorzugte Beispiele für die physikalische Behandlung sind Plasmabehandlung, Glimmentladungsbehandlung und UV-Bestrahlung. Die Grundschicht oder Oberflächenschicht der Erfindung kann mit Farbstoffen oder Pigmenten ohne Beeinträchtigung deren Eigenschaften gefärbt werden. Die Färbung erzeugt einen beson ders hohen, zusätzlichen Wert.
Obwohl das Substrat für die Grundschicht der vorliegenden Erfindung nicht speziell beschränkt ist, sind Glas und Kunststoffe beispielsweise bevorzugt, weil die Grundschicht ein flüssiges Beschichtungsmaterial ist. Ein Kunststoffsubstrat ist oft Vergilbung oder Abblättern der Oberflächenschicht durch UV-Bestrahlung, wenn es im Freien benutzt wird, unterworfen. Folglich wird die Grundschicht der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt verwendet. Bevorzugte Beispiel der Kunststoffsubstrate sind ein Polymethylmethacrylat und dessen Copolymer, ein Polycarbonat, ein Poly[diethylenglycolbis(allylcarbonat)] (Handelsname CR-39), ein Polyester, insbesondere ein Polyethylenterephthalat, ein ungesättigter Polyester, ein Acrylnitril-Styren-Copolymer, ein Polyvinylchlorid, ein Polyurethan und ein Epoxyharz. Die Grundschicht kann auch vorteilhaft auf den oben genannten Glas- oder Kunststoffsubstraten, die mit verschieden Beschichtungsmaterialien beschichtet wurden, aufgetragen werden.
Es gibt keine spezielle Beschränkung der Verwendung der Grundschicht der Erfindung, solange sie in Bereichen, die Wetterbeständigkeit erfordern, verwendet wird. Die Grundschicht ist nicht nur verwendbar für Werkstoffe, optische Anwendungen und landwirtschaftliche Anwendungungen, sondern kann auch eine Vielzahl von Anwendungen erschießen.
Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf Beispiele veranschaulicht.

Beispiel 1

(1) Herstellung einer Grundschichtzusammensetzung

Ein 4-Halskolben, der mit einem Tropftrichter, einem Stickstoffeinleitungsrohr, einem Kühler und einem Rührer ausgestattet ist, wurde vorbereitet. In den Kolben wurden 15 g Toluen eingebracht und das Toluen bei 50 ºC gehalten. Zu dem Toluen wurde ein Gemisch von 15 g Toluen, 63 g Methylmethacrylat, 7 g eines UV-Absorbers von Benzophenontyp, der eine ungesättigte Doppelbindung hat und durch die Formel
dargestellt ist, und 0,1 g 2,2'-Azobis(4-methoxy-2,4'-dimethylvaleronitril) als Polymerisationsinitiator mit einem Tropftrichter über eine Zeit von 1,5 h eingetropft. Dieses Reaktionsgemisch wurde dann 4 h bei einer konstanten Temperatur gerührt, um eine copolymerisierte Polymerlösung zu erhalten.
Zu 43,7 g der copolymerisierten Polymerlösung wurden 10 g Toluen, 31,5 g Methylisobutylketon, 15 g Benzylalkohol, 60 g n-Butanol und 0,08 g SH-190 (Handelname eines Siliciumtensids, hergestellt durch Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.) zugegeben und das Gemisch, bis es homogen wurde, gemischt.

(2) Herstellung einer Organopolysiloxanhartschicht-Zusammensetzung

(a) Zu 263,7 g Vinyltriethoxysilan wurden 19,8 g Essigsäure zugegeben. Die Gemischlösung wurde bei 10 ºC unter Rühren gehalten und 74,7 g 0,05 N HCl wurden dazugegeben, um ein hydrolysiertes Produkt des Vinyltriethoxysilans zu erhalten.
(b) Zu 378,0 g Methyltriethoxysilan wurden 28,8 g Essigsäure zugegeben. Die Gemischlösung wurde bei 10 ºC gehalten und 149,4 g 0,01 N HCl wurden dazugegeben, um ein hydrolysiertes Produkt des Methyltriethoxysilans zu erhalten.
(c) Das hydrolysierte Produkt des Vinyltriethoxysilans, das in (a) in einer Menge von 352,6 g erhalten wurde, und das hydrolysierte Produkt des Methyltriethoxysilans, das in (b) in einer Menge von 547,4 g erhalten wurde, wurden durch Rühren gemischt. Zu dem Gemisch wurden weiterhin 2 g Natriumacetat, 80 g Xylen, 20 g Butylacetat und 1,5 g SRX-298 (Handelname eines Siliciumtensids, hergestellt durch Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.) zugegeben und das Gemisch gerührt, bis es homogen wurde, um eine Hartschichtzusammensetzung zu erhalten.

(3) Beschichtung und Härtung

Eine Polycarbonatplatte wurde als Kunststoffsubstrat verwendet. Die Platte wurde gereinigt, getrocknet und mit der Grundschichtzusammensetzung, die in (1) hergestellt wurde, durch Tauchbeschichtung unter der Bedingung einer Ziehgeschwindigkeit von 20 cm/s beschichtet. Die beschichtete Platte wurde durch einstündiges Erhitzen mit einem Heißlufttrockner bei 93 ºC gehärtet. Die Platte, die mit der Grundschichtzusammensetzung beschichtet wurde, wurde weiterhin mit der Hartschichtzusammensetzung, die in (2) unter den gleichen Bedingungen, wie oben erwähnt, beschichtet. Die beschichtete Platte wurde durch zweistündiges Erhitzen mit einem Heißlufttrockner bei 140 ºC gehärtet.

(4) Testergebnisse

Die Kunststoffplatte, die die so erhalten Beschichtungen aufweist, wurde durch die folgenden Testverfahren bewertet. Die so erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

(a) Aussehen

Die Transparenz, die Farbeigenschaften und die Brüche des Beschichtungsfilms wurden visuell beobachtet.

(b) Härte

Die Beschichtungen wurden mit #0000-Stahlwolle gescheuert, und der Grad der Defektbildung wurde beurteilt. Der Beurteilungsstandard ist wie folgt:
A: beinahe keine Defekte werden gebildet, sogar wenn die Beschichtung stark gesteuert wurde;
B: leichte Defekte werden gebildet, wenn die Beschichtung stark gesteuert wurde.

(c) Haftung

Auf den Beschichtungen wurden 100 Gitterschnitte, jeweils 1 mm², gebildet. Ein Cellophartklebeband (Handelsname von Cellophanband, hergestellt durch Nichiban K.K.) wurde fest auf die Beschichtungen aufgetragen und schnell in der Richtung eines Winkel von 90º zu dem aufgetragenen Abschnitt des Bandes abgelöst, und das Abgezogene der Beschichtungen untersucht.

(d) Farbeigenschaften

Der Grad der Vergilbung, YI, wurde unter Verwendung eines Farbcomputers (hergestellt durch Suga Shikenki K.K.) gemessen.

(e) Wetterbeständigkeit

Der Bewitterungstest wurde auf den Beschichtungen für 300 h unter Verwendung von Q.U.V. (hergestellt durch Q-panel Co., Ltd.) als Bewitterungseinrichtung durchgeführt und (c) und (d) wie oben beschrieben gemessen.

Beispiel 2

(1) Herstellung einer Grundschichtzusammensetzung

Ein 4-Halskolben, der mit einem Tropftrichter, einem Stickstoffeinleitungsrohr, einem Kühler und einem Rührer ausgestattet ist, wurde vorbereitet. In den Kolben wurden 15 g Toluen eingebracht und das Toluen bei 50 ºC gehalten. Zu dem Toluen wurde ein Gemisch von 15 g Toluen, 66,5 g Methylmethacrylat, 3,5 g der Komponente, die durch die Formel (A) dargestellt wurde und in Beispiel 1 als UV-Absorber vom Benzophenontyp, der eine ungesättigte Doppelbindung hat, verwendet wurde, und 0,1 g 2,2'-Azobis(4-methoxy- 2,4'-dimethylvaleronitril) als Polymerisationsinitiator mit einem Tropftrichter über eine Zeit von 1,5 h eingetropft. Dieses Reaktionsgemisch wurde dann 4 h bei einer konstanten Temperatur gerührt, um eine copolymerisierte Polymerlösung zu erhalten.
Verschiedene Lösungsmittel wurden zu der Copolymerlösung in derselben Weise wie in Beispiel 1 zugegeben, um eine Grundschichtzusammensetzung zu erhalten.

(2) Beschichtung und Härtung

Eine Polycarbonatplatte wurde als Kunststoffsubstrat verwendet. Die Platte wurde gereinigt, getrocknet und mit der Grundschichtzusammensetzung, die in (1) hergestellt wurde, durch Tauchbeschichtung beschichtet. Die Verfahren von Beispiel 1 wurden in bezug auf die Beschichtungs- und Trocknungsbedingungen und Beschichtung und Härtung der Oberflächenhartschicht wiederholt.

(3) Testergebnisse

Die Kunststoffplatte, die die so erhalten Beschichtungen aufweist, wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Die so erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 3

(1) Herstellung einer Grundschichtzusammensetzung

Ein 4-Halskolben, der mit einem Tropftrichter, einem Stickstoffeinleitungsrohr, einem Kühler und einem Rührer ausgestattet ist, wurde vorbereitet. In den Kolben wurden 15 g Toluen eingebracht und das Toluen bei 50 ºC gehalten. Zu dem Toluen wurde ein Gemisch von 15 g Toluen, 66,5 g Methylmethacrylat, 3,5 g der Komponente, die durch die Formel (B)
dargestellt wurde, als UV-Absorber vom Benzophenontyp, der eine ungesättigte Doppelbindung hat, und 0,1 g 2,2'-Azobis(4-methoxy-2,4'-dimethylvaleronitril) als Polymerisationsmitiator mit einem Tropftrichter über eine Zeit von 1,5 h eingetropft. Dieses Reaktionsgemisch wurde dann 4 h bei einer konstanten Temperatur gerührt, um eine copolymerisierte Polymerlösung zu erhalten.
Verschiedene Lösungsmittel wurden zu der Copolymerlösung in derselben Weise wie in Beispiel 1 zugegeben, um eine Grundschichtzusammensetzung zu erhalten.

(2) Beschichtung und Härtung

(3) Testergebnisse

Beispiel 4

(1) Herstellung einer Grundschichtzusammensetzung

Ein 4-Halskolben, der mit einem Tropftrichter, einem Stickstoffeinleitungsrohr, einem Kühler und einem Rührer ausgestattet ist, wurde vorbereitet. In den Kolben wurden 15 g Toluen eingebracht und das Toluen bei 50 ºC gehalten. Zu dem Toluen wurde ein Gemisch von 15 g Toluen, 60 g Methylmethacrylat, 3,5 g der Komponente, die durch die allgemeine Formel (A) dargestellt wurde, als UV-Absorber vom Benzophenontyp, der eine ungesättigte Doppelbindung hat und in Beispiel 1 verwendet wurde, 3,5 g einer gehinderten Aminmethacrylatverbindung, die die Struktur
hat, als Lichtstabilisator und 0,1 g 2,2'-Azobis(4-methoxy-2,4'-dimethylvaleronitril) als Polymerisationsinitiator mit einem Tropftrichter über eine Zeit von 1,5 h eingetropft. Dieses Reaktionsgemisch wurde dann 4 h bei einer konstanten Temperatur gerührt, um eine copolymerisierte Polymerlösung zu erhalten.
Verschiedene Lösungsmittel wurden zu der Copolymerlösung in derselben Weise wie in Beispiel 1 zugegeben, um eine Grundschichtzusammensetzung zu erhalten.

(2) Beschichtung und Härtung

(3) Testergebnisse

Vergleichsbeispiel 1

(1) Herstellung einer Grundschichtzusammensetzung

Ein 4-Halskolben, der mit einem Tropftrichter, einem Stickstoffeinleitungsrohr, einem Kühler und einem Rührer ausgestattet ist, wurde vorbereitet. In den Kolben wurden 15 g Toluen eingebracht und das Toluen bei 50 ºC gehalten. Zu dem Toluen wurde ein Gemisch von 15 g Toluen, 70 g Methylmethacrylat und 0,1 g 2,2'-Azobis(4-methoxy-2,4'-dimethylvaleronitril) als Polymerisationsinitiator mit einem Tropftrichter über eine Zeit von 1,5 h eingetropft. Dieses Reaktionsgemisch wurde dann 4 h bei einer konstanten Temperatur gerührt, um eine Polymerlösung zu erhalten.
Verschiedene Lösungsmittel wurden zu der Polymerlösung in derselben Weise wie in Beispiel 1 zugegeben, um eine Grundschichtzusammensetzung zu erhalten.

(2) Beschichtung und Härtung

(3) Testergebnisse

Vergleichsbeispiel 2

(1) Herstellung einer Grundschichtzusammensetzung

Zu der in Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen Grundschichtzusammensetzung wurden 5 g 2-Hydroxybenzophenon als UV-Absorber zugegben, und das Gemisch wurde gerührt bis es einheitlich wurde, um eine Grundschichtzusammensetzung zu erhalten.

(2) Beschichtung und Härtung

(3) Testergebnisse

Die Kunststoffplatte, die die so erhalten Beschichtungen aufweist, wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Die so erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
Anmerkung: Vgl.bsp. = Vergleichsbeispiel

Industrielle Anwendbarkeit

Die vorliegende Erfindung kann eine Grundschicht liefern, die die wetterbeständige Haftung zwischen einem Substrat und einer Beschichtung verbes sert, wobei letztere verwendet wird, um die Oberflächeneigenschaften verschiedener Substrate, wie Oberflächenhärte, Abriebfestigkeit, Verschleißbeständigkeit und Oberflächenglanz, zu verbessern, und die weiter die Wetterbeständigkeitsverschlechterung der Substrate verhindert, und die Erfindung kann weiterhin einen mehrfach beschichteten Artikel liefern, der eine Beschichtung der Grundschicht aufweist.

Claims

1. Verwendung eines Polymers als Grundschicht, das aus Copolymereinheiten eines UV-Absorbers besteht, der eine ungesättigte Doppelbindung hat.

2. Die Verwendung gemäß Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß der UV-Absorber, der eine ungesättigte Doppelbindung hat, ein Benzophenon- UV-absorber ist, der durch die allgemeine Formel dargestellt ist: worin wenigstens emer der R¹, R², R³ und R&sup4; eine organische Gruppe ist, die eine ungesättige Doppelbindung hat, und die anderen jeweils eine Substituentgruppe sind, die aus einem Wasserstoffatom, einer Alkylgruppe, einer Alkenylgruppe, einer Aralkylgruppe, einer Arylgruppe, einer Alkoxygruppe, einer Aralkoxygruppe, einer Allyloxygruppe, einer Hydroxygruppe, einer Habgengruppe, einer Sulfonsäureestergruppe, einer Carbonsäureestergruppe und einer Phosphorsäureestergruppe ausgewählt wurde.

3. Die Verwendung gemäß Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß der UV-Absorber, der eine ungesättigte Doppelbindung hat, ein Benzotriazol UV-absorber ist, der durch die allgemeine Formel dargestellt ist:

worin wenigstens einer der R&sup5;, R&sup6; und R&sup7; eine organische Gruppe ist, die eine ungesättige Doppelbindung hat, und die anderen jeweils eine Substituentgruppe sind, die aus einem Wasserstoffatom, einer Alkylgruppe, einer Alkenylgruppe, einer Aralkylgruppe, einer Arylgruppe, einer Alkoxygruppe, einer Aralkoxygruppe, einer Allyloxygruppe, einer Hydroxygruppe, einer Halogengruppe, einer Sulfonsäureestergruppe, einer Carbonsäureestergruppe und einer Phosphorsäureestergruppe ausgewählt wurde.

4. Die Verwendung gemäß Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß der UV-Absorber, der eine ungesättigte Doppelbindung hat, ein Phenylbenzoat-UV-absorber ist, der durch die allgemeine Formel dargestellt ist:

worin wenigstens einer der R&sup8; bis R¹³ eine organische Gruppe ist, die eine ungesättige Doppelbindung hat, und die anderen jeweils eine Substituentgruppe sind, die aus einem Wasserstoffatom, einer Alkylgruppe, einer Alkenylgruppe, einer Aralkylgruppe, einer Arylgruppe, einer Alkoxygruppe, einer Aralkoxygruppe, einer Allyloxygruppe, einer Hydroxygruppe, einer Halogengruppe, einer Sulfonsäureestergruppe, einer Carbonsäureestergruppe und einer Phosphorsäureestergruppe ausgewählt wurde.

5. Die Verwendung gemäß jedem der Ansprüche 1. bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe, die eine ungesättigte Doppelbindung hat, aus einer Vinylgruppe, einer Allylgruppe, einer Vinylengruppe und einer Methacryloylgruppe ausgewählt wurde.

6. Die Verwendung gemäß jedem der Ansprüche 1. bis 5., dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer, das aus copolymeriserten Einheiten des UV- Absorbers, der eine ungesättigte Doppelbindung hat, besteht, zusätzlich aus copolymerisierten Einheiten eines Methacrylatderivats oder eines Monomers, das Vinylgruppen enthält, besteht.

7. Die Verwendung gemäß jedem der Ansprüche 1. bis 6., dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der copolymeriserten Einheiten des UV- Absorbers, der eine ungesättigte Doppelbindung hat, im Polymer 0,1 bis 20 Gewichtsprozent, basierend auf der Gesamtmenge der Monomereinheiten, ist.

8. Die Verwendung gemäß jedem der Ansprüche 1. bis 7., dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer, das aus copolymeriserten Einheiten des UV- Absorbers, der eine ungesättigte Doppelbindung hat, besteht, zusätzlich aus copolymerisierten Einheiten eines Antioxidationsmittels oder Lichtstabilisators, die eine ungesättige Doppelbindung haben, besteht.

9. Ein mehrfach beschichteter Artikel, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Substrat, einer Grundschicht, die aus einem Polymer besteht, das aus copolymeriserten Einheiten des UV-Absorbers, der eine ungesättigte Doppelbindung hat, besteht, und einer Hartschicht auf der Grundschicht besteht.

10. Der mehrfach beschichtete Artikel gemäß Anspruch 9., dadurch gekennzeichnet, daß die Hartschicht eine Organopolysiloxan-Hartschicht ist.

11. Der mehrfach beschichtete Artikel gemäß Anspruch 9. oder 10., dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine Komponente umfaßt, die aus einem Polycarbonat, einem Polymethylmethacrylat, einem Copolymer, das aus copolymeriserten Einheiten eines Polymethylmethacrylats besteht, einem Poly[diethylenglycolbis(allylcarbonat)], einem Polyester, einem Acrylnitril-Styren- Copolymer, einem Polyvinylchlorid, einem Polyurethan und einem Epoxyharz ausgewählt wurde.

12. Der mehrfach beschichtete Artikel gemäß jedem der Ansprüche 9. bis 11., dadurch gekennzeichnet, daß UV-Absorber, der eine ungesättigte Doppelbindung hat, ein Benzophenon-UV-absorber ist, der durch die allgemeine Formel dargestellt ist:

worin wenigstens einer der R¹, R², R³ und R&sup4; eine organische Gruppe ist, die eine ungesättige Doppelbindung hat, und die anderen jeweils eine Substituentgruppe sind, die aus einem Wasserstoffatom, einer Alkylgruppe, einer Alkenylgruppe, einer Aralkylgruppe, einer Arylgruppe, einer Alkoxygruppe, einer Aralkoxygruppe, einer Allyloxygruppe, einer Hydroxygruppe, einer Habgengruppe, einer Sulfonsäureestergruppe, einer Carbonsäureestergruppe und einer Phosphorsäureestergruppe ausgewählt wurde.

13. Der mehrfach beschichtete Artikel gemäß jedem der Ansprüche 9. bis 11., dadurch gekennzeichnet, daß der UV-Absorber, der eine ungesättigte Doppelbindung hat, ein Benzotriazol-UV-absorber ist, der durch die allgemeine Formel dargestellt ist:

14. Der mehrfach beschichtete Artikel gemäß jedem der Ansprüche 9. bis 11., dadurch gekennzeichnet, daß der UV-Absorber, der eine ungesättigte Doppelbindung hat, ein Phenylbenzoat-UV-absorber ist, der durch die allgemeine Formel dargestellt ist:

worin wenigstens einer der R&sup8; bis R¹³ eine organische Gruppe ist, die eine unge sättige Doppelbindung hat, und die anderen jeweils eine Substituentgruppe sind, die aus einem Wasserstoffatom, einer Alkylgruppe, einer Alkenylgruppe, einer Aralkylgruppe, einer Arylgruppe, einer Alkoxygruppe, einer Aralkoxygruppe, einer Allyloxygruppe, einer Hydroxygruppe, einer Halogengruppe,

einer Sulfonsäureestergruppe, einer Carbonsäureestergruppe und einer Phosphorsäureestergruppe ausgewählt wurde.

15. Der mehrfach beschichtete Artikel gemäß jedem der Ansprüche 9. bis 14., dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe des UV-Absorbers, die eine ungesättigte Doppelbindung hat, aus einer Vinylgruppe, einer Allylgruppe, einer Vinylengruppe und einer Methacryloylgruppe ausgewählt wurde.

16. Der mehrfach beschichtete Artikel gemäß jedem der Ansprüche 9. bis 15., dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer, das aus copolymeriserten Einheiten des UV-Absorbers, der eine ungesättigte Doppelbindung hat, besteht, zusätzlich aus copolymerisierten Einheiten eines Methacrylatderivats oder eines Monomers, das Vinylgruppen enthält, besteht.

17. Der mehrfach beschichtete Artikel gemäß jedem der Ansprüche 9. bis 16., dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der copolymeriserten Einheiten des UV-Absorbers, der eine ungesättigte Doppelbindung hat, im Polymer 0,1 bis 20 Gewichtsprozent, basierend auf der Gesamtmenge der Monomereinheiten, ist.

18. Der mehrfach beschichtete Artikel gemäß jedem der Ansprüche 9. bis 17., dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer, das aus copolymeriserten Einheiten des UV-Absorbers, der eine ungesättigte Doppelbindung hat, besteht, zusätzlich aus copolymerisierten Einheiten eines Antioxidationsmittels oder Lichtstabilisators, die eine ungesättige Doppelbindung haben, besteht.

19. Der mehrfach beschichtete Artikel gemäß jedem der Ansprüche 10. bis 18., dadurch gekennzeichnet, daß die Organopolysiloxan-Hartschicht aus wenigstens einer Verbindungen gebildet ist, die aus Organosiliciumverbindun gen, die durch die folgenden allgemeinen Formeln (I) und (II) dargestellt sind, und deren hydrolysierten Produkten ausgewählt wurden:

worin R¹&sup4;, R¹&sup5;, R¹&sup6;, R¹&sup7;, R¹&sup8; und R¹&sup9; jeweils eine organische Gruppe sind, die ein bis zehn Kohlenstoffatome hat, X und Q jeweils eine hydrolysierbare Gruppe sind, a, c und e jeweils 0 oder 1 sind, b, d und f jeweils 0,1 oder 2 sind und Y eine organische Gruppe ist, die 2 bis 40 Kohlenstoffatome hat.

20. Der mehrfach beschichtete Artikel gemäß jedem der Ansprüche 10. bis 19., dadurch gekennzeichnet, daß die Organopolysiloxan-Hartschicht zusätzlich aus einem dispersen anorganischen Oxid besteht.