Coating composition based on silanes containing an epoxy group

申请号 JP2000507756 申请日 1998-08-17 公开(公告)号 JP2001514298A 公开(公告)日 2001-09-11
申请人 バイエル・アクチエンゲゼルシヤフト; 发明人 ゲンツ,ヨアヒム; ビーア,ペーター;
摘要 (57)【要約】 本発明は、少なくとも一つのシリコン化合物(A)(該化合物(A)は少なくとも一つの加 水 分解で分離できない基を有し、それは直接ケイ素に結合し、そしてそれはエポキシド基を有する)、ケイ素、アルミニウム、およびホウ素からのおよび遷移金属からの 酸化 物、酸化物水和物、窒化物および炭化物から選択され、1から100nmの範囲の粒子径を有する粒状物質(B)、ケイ素、チタン、ジルコニウム、ホウ素、スズ、またはバナジウムの化合物(C)、および少なくとも一つの加水分解性のチタン、ジルコニウム、またはアルミニウムの化合物(D)を含む塗工組成物であってそれを以下の比率、1モルのシリコン化合物(A)、0.42−0.68モルの粒状物質(B)、0.28−1.0モルの化合物(C)、および0.23−0.68モルの化合物(D)で含む塗工組成物に関する。
权利要求 【特許請求の範囲】
  • 【請求項1】 直接ケイ素に結合し、加水分解で分離できず、そしてエポキシ基を含む少なくとも一つの基を有する、少なくとも一つのシリコン化合物(A
    )、ケイ素、アルミニウム、及びホウ素からのおよび遷移金属からの酸化物、酸化物水和物(oxide hydrates)、窒化物および炭化物から選択され、1から100nmの範囲の粒子径を有する粒状物質(B)、ケイ素、チタン、ジルコニウム、ホウ素、スズ、またはバナジウムの化合物(C)および少なくとも一つの加水分解性のチタン、ジルコニウム、またはアルミニウムの化合物(
    D)を含有する塗工組成物であって、化合物を以下の比率: 1モルのシリコン化合物(A)、 0.42−0.68モルの粒状物質(B)、 0.28−1.0モルの化合物(C)、 および0.23−0.68モルの化合物(D) で含むことを特徴とする塗工組成物。
  • 【請求項2】 該(A)が一般式 R 3 SiR' で表される化合物であり、 式中、基Rは、同一または異なっており、そして加水分解性の基、好適にはC 1- 4アルコキシ、そして、R'はグリシジルーまたはグリシジロキシ−(C 1-20 ) −アルキレン基を表し、 (B)は、アルミニウムの酸化物または、酸化物水和物であり、 (C)は、一般式 SiR 4で表される化合物であり、 式中、基Rは同一または異なってもよく、そして加水分解性の基、好適にはC 1- 4のアルコキシ基を表し、そして、 (D)は、式 AlR 3で表される化合物であり、 式中、基Rは同一または異なってもよく、そして加水分解性の基、好適にはC 1- 6アルコキシ基、C 1-6アルコキシプロパノラートあるいはC 1-6アルコキシエタ ノラート基を表すことを特徴とする請求項1に記載の組成物。
  • 【請求項3】 (A)がγ−グリシジロキシプロピルシラン、(B)が1から100nmの範囲の粒子径を有するベーマイトから調製されるゾルであり、(
    C)がテトラエトキシシランであり、そして(D)はアルミニウムトリブトキシエタノラート(Al(butoxyethanolate) 3 )である請求項1ま たは2に記載の組成物。
  • 【請求項4】 付加的にルイス塩基(E)および/または直接炭素原子に結合している5から30のフッ素原子を有する非加水分解性の基を少なくとも一つ含有し、ここで炭素原子は少なくとも2つの原子によってケイ素から離れている、少なくとも一つの加水分解性のシリコン化合物(F)、および/または界面活性剤(G)および/または1000を超えない平均分子量を有する芳香族ポリオール(H) を含有する請求項1から3の一つに記載された組成物。
  • 【請求項5】 pHが2.5から3.5の範囲である粒状物質(B)のゾルを、シリコン化合物(A)と化合物(C)とから調製される混合物、ならびに化合物(D)と、場合によってはさらなる成分(E)から(H)と反応させることにより得られる請求項1から4の一つに記載された組成物。
  • 【請求項6】 シリコン化合物(A)および化合物(C)を予め混合し、次いでa)pHが2.5から3.5を有する物質(B)のゾルの全体量の10から70重量%の最初の部分を添加し、次に、 b)化合物(D)、そして次いで順に c)物質(B)のゾルの二番目の部分 を添加することにより得られる請求項5に記載の組成物。
  • 【請求項7】 a)の段階の添加が25℃を超える温度で行われ、そしてb
    )の段階およびc)の段階での添加が0±2℃で行われることを特徴とする、請求項6記載の組成物。
  • 【請求項8】 化合物(A)が、場合によっては化合物(C)と共に、酸触媒、好適には塩酸の使用により予め加水分解される請求項6または7に記載の組成物。
  • 【請求項9】 希釈した塩酸をpHを調整するために使用する、請求項6、
    7あるいは8に記載の組成物。
  • 【請求項10】 全ての型の基質物質、好適にはサーモプラスチック、特にはポリカーボネートを塗工する為の、請求項1から9の一以上に記載の組成物の使用。
  • 【請求項11】 場合によってはレオロジー性質を調節する目的のために、
    不活性な溶媒、好適にはC 1 −C 8アルコ−ルおよび/またはモノアルキルグリコールエーテル、特にはn−ブトキシエタノールを含む組成物が基質表面に塗工され、そして(a)熱的方式、好適には90から180℃の温度で硬化され、または(b)光開始剤を予め添加した後に光化学的方式で硬化され、そして場合によっては熱的方式によって後硬化(post−cured)されることを特徴とする請求項10に記載の使用。
  • 【請求項12】 ガラスまたはプラスチック物質、好適にはポリカーボネートから製造された物品、特にレンズ、メガネレンズ、自動車の窓(automo
    tive windows)、および金属サーマルヘッド(thermal h
    eads)であって、請求項1から9の一またはそれ以上に従って得られる組成物で塗工された物品(article)
  • 说明书全文

    【発明の詳細な説明】

    【0001】

    【技術分野】

    本発明は、エポキシ基を含む加分解性のシラン類を基にした塗工組成物、それによって塗工された物品(articles)、およびそれらの使用に関する。

    【0002】 塗工剤(coatings)として適する物質は例えば、アルミニウムプロパノラートまたはアルミニウムブタノラートのアルコキシドから変性アルコキシシランの使用により、ゾルーゲル法の使用によって製造される。 これらのゾルーゲルの工程は、加水分解と濃縮(condensation)の工程の結果として、粘性の液体相を形成するための出発成分混合物の反応が実質上の特徴となる。
    この合成方法は、その表面の硬さが通常の有機高分子より大きい無機的な元の構造物(parent structure)に有機的な変性を与える。 しかしながら重大な欠点は、アルミニウム含有成分の高い反応性が貯蔵における良い安定性(pot life)を得るための障害になっていることである。 得られる層は無機物質に比べると相対的にはまだ柔らかい。 その理由は系内の無機成分は強い架橋効果を生み出すが、それらのとても小さい大きさが、例えば、それらの硬さや摩耗抵抗(abrasion resistance)のような機械的性質を持つことを妨げていることである。 いわゆる充填した高分子(filled
    polymer)は、この場合に存在する粒子径が数マイクロメーターであるため、その無機成分の機械的特性の完全利用の潜在性を提供する。 しかしながらこの場合、物質の透明性(transparency)は失われ、そして光学的分野への適用はもはや不可能となる。 増加した摩耗抵抗を有する透明な層を作り出すために小さい二酸化ケイ素の粒子(例えばAerosils(登録商標))を使用することは可能であるが、実施できる低い濃度で得られる摩耗抵抗値は上に言及した系と同程度である。 使用される充填剤(filler)の上限の量は、
    結果として凝集したりまたは許容できないほど高い粘度となる小さな粒子の高い表面反応性によって決められる。

    【0003】 国際特許出願WO95/13326は上で記載された系のそれらよりも著しく硬度が高くそして高い光学的透明性を有する、有機的に変性された無機的な系の製造方法を記載している。 それはまた、親水性の塗工に対応する系と同様、浸食(corrosion)から金属表面を保護するのに適した有機的に変性した無機的な系を記載している。

    【0004】 組成物は、直接ケイ素に結合しているエポキシ基を含有する基を有する予め加水分解した少なくとも一つのシリコン化合物に、ケイ素、アルミニウム、およびホウ素からのまたは遷移金属からの酸化物、酸化物水和物(oxide hyd
    rates)、窒化物および炭化物から選択される粒状物質で、それは1から1
    00nmの範囲の粒子径を有するもの、好適にはベーマイトを添加し、および/
    または好適には非イオン性の界面活性剤を添加し、および/または芳香族ポリオールを添加することを含む工程から得られる。 高い引っかき抵抗(scratc
    h resistance)は、予め加水分解したシリコン化合物と粒状物質を組み合わせること(combine)によって達成される。 他方、予め加水分解したシリコン化合物と界面活性剤とを組み合せること(combine)によって親水性の塗工剤が得られるが、一方、予め加水分解したシリコン化合物と芳香族ポリオールの組合せ(combine)によって浸食防止性の塗工剤を得ることができる。 この工程では、疎水性のまたは疎脂性の(lipophobic)
    塗工剤を得るためにフッ素化されたシランの添加を選んでもよく、あるいはルイス塩基あるいはアルコラートを架橋触媒として添加してもよく、あるいは、さらなる加水分解性の化合物を添加してもよい。

    【0005】 ドイツ特許出願DE−40 20 316−A1に摩耗抵抗、硬化後に柔軟な塗工剤を与える加水分解性のシランに基づくラッカーが記載されている。 エポキシ基を含む、一またはそれ以上のシリコン化合物を水と反応させることによりそれは得ることができ、ここで水の、存在する加水分解性の基に対するモル比は、
    1:1から0.4:1である。 さらに、例えば、アルミニウム、チタニウム、ジルコニウム、バナジウム、スズ、鉛、およびホウ素の加水分解性の化合物もまたシリコン化合物のほかに使用することができる。 60℃以上の温度でエポキシ基の架橋を行う第3級アミンは、特に組成物の硬化(curing)触媒として適当である。

    【0006】 DE−OS 30 21 018 では、アルキルトリアルコキシシラン、有機カルボン酸、およびアニオン性のフッ化炭素(fluorocarbon)表面活性剤の部分的に加水分解された濃縮(condensation)生成物を含む塗工組成物が開示されている。 使用されたシランはエポキシ基を含んでいない。 組成物は耐水性と同様に表面摩耗抵抗および良好な透明性、耐熱性および基質(base material)への接着性を有する表面塗工剤を与える。

    【0007】 米国特許第5 134 191号では、例えば、シリカゾルのようなエポキシ基を有する有機シリコン化合物および無機サブミクロン(submicron)
    粒子を含み、そしてアンチモン化合物を硬化触媒として最小(minimal)
    量を使用して硬化する硬い塗工組成物が開示されている。 それは、プラスチック物質の光学的な物品(articles)のための塗工フィルムとして使用される。 組成物はまた、場合によってはアルミニウム化合物を含んでいてもよい。

    【0008】 本発明の目的は、引っかき抵抗、接着性、ラッカー粘性(lacquer v
    iscosity)および弾性がさらに改善され、そして従来の組成物に比べてゲル化およびくもり(clouding)が少ない傾向を有する組成物を提供することである。

    【0009】 この目的は、直接ケイ素に結合し、加水分解で分離できず、エポキシ基を含む基を少なくとも一つ有する、少なくとも一つのシリコン化合物(A)、ケイ素、
    アルミニウム、およびホウ素からのおよび遷移金属からの酸化物、酸化物水和物、窒化物および炭化物から選択され、1から100nmの範囲の粒子径を有する粒状物質(B)、ケイ素、チタン、ジルコニウム、ホウ素、スズ、またはバナジウムの化合物(C)および少なくとも一つの加水分解性のチタン、ジルコニウム、またはアルミニウムの化合物(D)を含む塗工組成物であってそれを以下の比率、 1モルのシリコン化合物(A)、 0.42−0.68モルの粒状物質(B)、 0.28−1.0モルの化合物(C)、および 0.23−0.68モルの化合物(D) で含むことを特徴とする塗工組成物によって達成することができる。

    【0010】 使用されるある成分の量的比率により特徴づけられる本発明による組成物は、
    特に塗工される物質に対してよい接着性、および著しく増加したポットライフ(
    pot life)を有する、高い引っかき抵抗性の塗工剤を与える。

    【0011】 ルイス塩基(E)は本発明の組成物が親水的な性質を得るために付加的に触媒として使用することができる。

    【0012】 直接炭素原子に結合している5から30のフッ素原子を有する非加水分解性の基を少なくとも一つ有する、加水分解性のシリコン化合物(F)を付加的に使用してもよく、ここで、後者の炭素原子は、少なくとも2つの原子によってケイ素から分離されている。 このようなフッ素化されたシランの使用は、対応する塗工剤に対し疎水性および防汚性(soil−repellent)を与える。

    【0013】 好適には、非イオン性の界面活性剤(G)も親水的性質を持続させるために付加的に使用することができ、そして/または芳香族ポリオール(H)は浸食防止性質(濃縮に対する耐性の増加)を達成するために付加的に使用することができる。

    【0014】 化合物(A)から(H)を以下にさらに詳細に説明する。

    【0015】 シリコン化合物(A) シリコン化合物(A)は、有効な2から3の、好適には3の加水分解性の基を有し、1または2の、好適には1つの非加水分解性の基を有するシリコン化合物である。 単一の非加水分解性の基および二つの非加水分解性の基のうちの少なくとも一つは、それぞれ有効なエポキシ基を有する。

    【0016】 加水分解性の基の例としては、ハロゲン(フッ素、塩素、臭素およびヨウ素、
    特に塩素および臭素)、アルコキシ(特に、例えば、メトキシ、エトキシ、n−
    プロポキシ、i−プロポキシおよびn−ブトキシ、i−ブトキシ、sec−ブトキシおよびtert−ブトキシのようなC 1-4アルコキシ)、アリーロキシ(特 に、例えばフェノキシのようなC 6-10アリーロキシ)、アシロキシ(特に、例えばアセトキシおよびプロピオニロキシのようなC 1-4アシロキシ)、およびアル キルカルボニル(例えば、アセチル)である。 アルコキシ基、特にメトキシおよびエトキシは、特に好適な加水分解性の基である。

    【0017】 エポキシ基を有しない非加水分解性の基の例としては、水素、アルキル特にC 1-4アルキル(例えば、メチル、エチル、プロピルおよびブチル)、アルケニル (特に、例えば、ビニル、1−プロペニル、2−プロペニルおよびブテニルのようなC 2-4アルケニル)、アルキニル(特に例えば、アセチレニルおよびプロパ ルギルのようなC 2-4のアルキニル)およびアリール(特に、例えばフェニルお よびナフチルのようなC 6-10アリール)であり、ここで、ただ挙げられた基は場合によっては例えば、ハロゲンやアルコキシのような一またはそれ以上の置換基を含んでいてもよい。 メタクリル−およびメタクリロキシ−プロピル基もこの関係において挙げることができる。

    【0018】 エポキシ基を有する非加水分解性の基の例としては、特に、例えば、有効なグリシジルまたはグリシジロキシ基を有するものである。

    【0019】 本発明で使用できるシリコン化合物(A)の具体例は例えば、欧州特許出願公報EP−A−195 493の8頁および9頁で見ることができるが、その出版物の開示は引用することにより本出願に組み入れられる。

    【0020】 本発明の特に好適なシリコン化合物(A)は、一般式 R 3 SiR' のものである。 ここで、基Rは、同一または異なっており(好適には同一)、そして加水分解性の基(好適にはC 1-4アルコキシそして特にメトキシおよびエトキシ)を表し、 そしてR'は、グリシジル−またはグリシジロキシ−(C 1-20 )−アルキレン基、特にβ−グリシジロキシエチル−、γ−グリシジロキシプロピル−、δ−グリシジロキシブチル−、ε−グリシジロキシペンチル−、ω−グリシジロキシヘキシル−、ω−グリシジロキシオクチル−、ω−グリシジロキシノニル−、ω−グリシジロキシデシル−、ω−グリシジロキシドデシル−および2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)−エチル−を表す。

    【0021】 γ−グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン(ここで以下GPTSと略記する)は容易に入手できるため、本発明で特に好適に使用される。

    【0022】 粒状物質(B) 粒状物質(B)は、ケイ素、アルミニウム、およびホウ素からのおよび遷移金属、好適にはチタン、ジルコニウム、およびセリウムからの酸化物、酸化物水和物、窒化物および炭化物であり、1から100nmの、好適には2から50nm
    の、特に好適には5から20nmの範囲の粒子径を有する。 この物質は、好適にはゾルの形状(特に好適には酸安定化状態で(acid−stabilized
    ))で使用されるが、粉末の形状で使用されてもよい。 好適な粒状物質は、ベーマイト、二酸化セリウム、二酸化ジルコニウムおよび二酸化チタンおよび窒化チタンである。 ナノサイズ(nano−sized)のベーマイト粒子が特に好適である。 粒状物質は、粉末の形状で市販されており、そしてそれから酸安定化状態で(acid−stabilized)のゾルは従来法と同様に調製される。
    この目的のために、さらに以下に示される調製実施例が参酌される。 グアニジノプロピオン酸を用いてナノスケールの窒化チタンの安定化の原理が例えば、ドイツ特許出願P−43 34 639.1に記述されている。

    【0023】 pHが2.5から3.5の、好適には2.8から3.2の範囲を有するベーマイトゾルが特に好適に使用され、それは例えば、ベーマイト粉末を希釈塩酸へ懸濁させることによって得られる。

    【0024】 ナノスケール粒子の変化は、一般に対応する物質の屈折率の変化に関連する。
    従って、例えば、ベーマイト粒子を二酸化ジルコニウム、または二酸化チタン粒子で置換すると、より高い屈折率を有する物質となり、ここで屈折率は、ロレンーツ−ロレンーツの式に従ってマトリックス(matrix)および高い屈折性の成分の体積から付加的に得られる。

    【0025】 加水分解性の化合物(C) シリコン化合物(A)のほかに、またケイ素、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、ホウ素、スズおよびバナジウムからなる群からの元素の他の加水分解性の化合物を使用することも可能であり、これらは好適には本発明の組成物を調製するためにシリコン化合物(A)と共に加水分解される。

    【0026】 化合物(C)は、一般式 R x4+ R' 4-xまたは R x3+ R' 3-xのSi、Ti、Zr、B、Sn及びV化合物であり、ここで、Mはa)Si 4+
    Ti 4+ ,Zr 4+ ,Sn 4+またはb)Al 3+ ,B 3+または(VO) 3+を表し、R′
    は加水分解性の基を表し、Rは、非加水分解性の基を表し、そして、四価の金属原子M(aの場合)の場合ではxは1から4であり、三価の金属原子M(bの場合)の場合ではxは1から3である。 もし、複数の基Rおよび/またはR'が化合物(C)に存在する場合、各々の場合これらは、同一または異なる。 好適には、xは1より大きい。 すなわち化合物(C)は少なくとも一つの加水分解性の基を有し、好適にはそれらは複数の基を有する。

    【0027】 加水分解性の基の例としては、ハロゲン(フッ素、塩素、臭素およびヨウ素、
    特に塩素および臭素)、アルコキシ(特に、例えば、メトキシ、エトキシ、n−
    プロポキシ、i−プロポキシおよびn−ブトキシ、i−ブトキシ、sec−ブトキシおよびtert−ブトキシのようなC 1-4アルコキシ)、アリーロキシ(特 に、例えばフェノキシのようなC 6-10アリーロキシ)、アシロキシ(特に、例えばアセトキシおよびプロピオニロキシのようなC 1-4アシロキシ)、およびアル キルカルボニル(例えば、アセチル)である。 アルコキシ基、特にメトキシおよびエトキシは、特に好適な加水分解性の基である。

    【0028】 非加水分解性の基の例としては、水素、アルキル特にC 1-4アルキル(例えば 、メチル、エチル、プロピルおよびn−ブチル、i−ブチル、sec−ブチルおよびtert−ブチル)、アルケニル(特に、例えば、ビニル、1−プロペニル、 2−プロペニルおよびブテニルのようなC 2-4アルケニル)、アルキニル(特 に例えば、アセチレニルおよびプロパルギルのようなC 2-4のアルキニル)およ びアリール(特に、例えばフェニル、ナフチルのようなC 6-10アリール)、ここで、ただ挙げられた基は場合によっては例えば、ハロゲンやアルコキシのような一またはそれ以上の置換基を有していてもよい。 メタクリル−およびメタクリロキシ−プロピル基もこの関係において挙げることが出来る。

    【0029】 使用されてもよい化合物(C)の具体的な例は以下に与えられるが、しかしながら、ここで、これらは使用できる化合物(C)に如何なる制限をも表すものではない。 Si(OCH 3 ) 4 ,Si(OC 25 ) 4 ,Si(O-n- 又は i-C 37 ) 4 , Si(OC 49 ) 4 ,SiCl 4 ,HSiCl 3 ,Si(OOCCH 3 ) 4 , CH 3 -SiCl 3 ,CH 3 -Si(OC 25 ) 3 ,C 25 -SiCl 3 , C 25 -Si(OC 25 ) 3 ,C 37 -Si(OCH 3 ) 3 ,C 65 -Si(OCH 3 ) 3 , C 65 -Si(OC 25 ) 3 ,(CH 3 O) 3 -Si-C 36 -Cl, (CH 3 ) 2 SiCl 2 ,(CH 3 ) 2 Si(OCH 3 ) 2 ,(CH 3 ) 2 Si(OC 25 ) 2 , (CH 3 ) 2 Si(OH) 2 ,(C 65 ) 2 SiCl 2 ,(C 65 ) 2 Si(OCH 3 ) 2 , (C 65 ) 2 Si(OC 25 ) 2 ,(i-C 37 ) 3 SiOH, CH 2 =CH−Si(OOCCH 3 ) 3 , CH 2 =CH-SiCl 3 ,CH 2 =CH-Si(OCH 3 ) 3 , CH 2 =CH-Si(OC 25 ) 3 ,CH 2 =CH-Si(OC 24 OCH 3 ) 3 , CH 2 =CH-CH 2 -Si(OCH 3 ) 3 ,CH 2 =CH-CH 2 -Si(OC 25 ) 3 , CH 2 =CH-CH 2 -Si(OOCCH 33 , CH 2 =C(CH 3 )-COO-C 37 -Si(OCH 3 ) 3 , CH 2 =C(CH 3 )-COO-C 37 -Si(OC 25 ) 3 , Al(OCH 3 ) 3 ,Al(OC 25 ) 3 ,Al(O-n-C 37 ) 3 , Al(O-i-C 373 ,Al(OC 49 ) 3 ,Al(O-i-C 49 ) 3 , Al(O-sec-C 49 ) 3 ,AlCl 3 ,AlCl(OH) 2 , Al(OC 24 OC 49 ) 3 , TiCl 4 ,Ti(OC 25 ) 4 ,Ti(OC 37 ) 4 ,Ti(O-i-C 37 ) 4 , Ti(OC 49 ) 4 ,Ti(2-エチルヘキソキシ) 4 ; ZrCl 4 ,Zr(OC 25 ) 4 ,Zr(OC 37 ) 4 ,Zr(O-i-C 37 ) 4 , Zr(OC 49 ) 4 ,ZrOCl 2 ,Zr(2-エチルヘキソキシ) 4 , および例えば、β−ジケトン基およびメタクリル基のような錯基(compl
    exing radicals)を有するZr化合物、 BCl 3 ,B(OCH 3 ) 3 ,B(OC 25 ) 3 , SnCl 4 ,Sn(OCH 3 ) 4 , Sn(OC 25 ) 4 , VOCl 3 ,VO(OCH 3 ) 3 . SiR 4化合物が特に好適には使用され、ここで、基Rは同一または異なって もよく、そして加水分解性の基を表し、好適には1から4個の炭素原子を有するアルコキシ基を表し、特にメトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、i−プロポキシ、n−ブトキシ、i−ブトキシ、sec−ブトキシまたはtert−ブトキシである。

    【0030】 見られるように、これらの化合物(C)(特にシリコン化合物)はまた、C−
    Cの二重結合または三重結合を有する有効な非加水分解性の基も有する。 もしそれらの化合物がシリコン化合物(A)と共に(または代わりにでさえ)使用される場合には、例えば、メタ(アクリレート)のようなモノマー(好適にはエポキシまたはヒドロキシル基を含有する)もまた、その組成物中にさらに組み込むことができる(これらのモノマーはまたもちろん例えば、有機ポリオールのポリメタ(アクリレート)と同様の型の二つまたはそれ以上の有効な官能基を有し、有機ポリエポキシドの使用も等しく可能である)。

    【0031】 対応する組成物の硬化がその後、熱的または光化学的に行われる場合(ind
    uce)、有機的に変性された無機のマトリックスの構築のほかに、有機種の重合が起こり、結果として対応する塗工剤および成形体(moulded bod
    y)の架橋密度の増加、そして、その結果として硬さも増大する。

    【0032】 化合物(D) 化合物(D)は好適には、以下の一般式 M(R"') mで表されるTi、ZrまたはAlの化合物であり、 式中、Mは、Ti、ZrまたはAlを表し、基R"'は、同一または異なってよく、そして加水分解性の基を表し、そしてnは4(M=Ti,Zr)または3(M
    =Al)を表す。

    【0033】 加水分解性の基例としては、ハロゲン(フッ素、塩素、臭素およびヨウ素、特に塩素および臭素)、アルコキシ(特に、例えば、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、i−プロポキシおよびn−ブトキシ、i−ブトキシ、sec−ブトキシまたはtert−ブトキシ、n−ペンチロキシ、n−ヘキシロキシのようなC 1-6アルコキシ)、アリーロキシ(特に、例えばフェノキシのようなC 6-10アリ ーロキシ)、アシロキシ(特に、例えばアセトキシおよびプロピオニロキシのようなC 1-4アシロキシ)、およびアルキルカルボニル(例えば、アセチル)、ま たはC 1-6 −アルコキシ−C 2-3 −アルキル基すなわち、C 1-6 −アルキルエチレ ングリコールまたは−プロピレングリコールから誘導される基であり、ここでアルコキシは上で言及したものと同じ意味を示す。

    【0034】 特に好適には、Mはアルミニウムであり、そしてR"'はエタノラート、sec
    −ブタノラート、n−プロパノラートまたはn−ブトキシブタノラートである。

    【0035】 ルイス塩基(E) ルイス塩基(E)は好適には窒素化合物である。 それらの窒素化合物は、例えば、N−ヘテロサイクル類、アミノ基を含有するフェノール、ポリ環状アミン類、およびアンモニア(好適には水溶液として)の中から選ぶことができる。 これらのものの具体例としては1−メチルイミダゾール、2−(N,N−ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4,6−トリス(N,N−ジメチルアミノメチル)フェノールおよび1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセンである。 これらの化合物のうち、1−メチルイミダゾールが特に好適である。

    【0036】 本発明により使用されてもよい窒素を含有するルイス塩基のさらなる種類は、
    少なくとも一つの一級、二級、または3級のアミノ基を含む有効な非加水分解性の基を、少なくとも一つ有する加水分解性のシラン類である。 それらのシラン類は、シリコン化合物(A)と共に加水分解されてもよく、そしてその後、有機的に変性された無機の網目(network)へ組み込まれるルイス塩基を表してもよい。 好適な窒素含有のシリコン化合物は一般式 R 3 SiR” で表されるそれらのものであり、式中、基Rは、同一または異なって(好適には同一)おり、そして加水分解性の基(好適にはC 1-4アルコキシそして特にはメ トキシおよびエトキシ)を表し、そしてR”はケイ素に結合した非加水分解性の基を表し、それは少なくとも一つの一級、二級、または3級のアミノ基を含む。
    そのようなシランの具体的な例としては、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−
    アミノプロピルトリメトキシシラン、N−[N−(2−アミノエチル)−2−アミノエチル]−3−アミノプロピルトリメトキシシランおよびN−[3−(トリエトキシシリル)プロピル]−4,5−ジヒドロイミダゾールである。

    【0037】 ルイス塩基は一般にシリコン化合物(A)のエポキシ基のモル当たり0.01
    から0.5モルの量で対応する組成物において使用される。 ルイス塩基の量はエポキシ基のモル当たり、好適には0.02から0.3の、特に好適には0.05
    から0.1モルの範囲である。

    【0038】 フッ素を含有するシリコン化合物(F) 付加的に使用されてもよい加水分解性のフッ素化されたシラン(F)は例えば、炭素原子に結合している5から30のフッ素原子を有する有効な非加水分解性の基を少なくとも一つ有するものであり、その炭素原子は、少なくとも2つの原子によってケイ素から分離されている。 そのようなシランは、DE−OS41
    18 184に詳細に記載されている。 以下のものは具体例である。 C 25 CH 2 -CH 2 -SiY 3 ,n-C 613 CH 2 CH 2 -SiY 3 , n-C 817 CH 2 CH 2 -SiY 3 ,n-C 1021 CH 2 CH 2 -SiY 3 (Y=OCH 3 ,OC 25又は Cl) i-C 37 O-(CH 2 ) 3 -SiCl 2 (CH 3 ), n-C 613 CH 2 CH 2 SiCl 2 (CH 3 ), n-C 613 CH 2 CH 2 SiCl(CH 3 ) 2 . これらのフッ素化されたシランは、一般に組成物との関係において、0.1から15重量%、好適には0.2から10重量%,特に好適には0.5から5重量%の量で使用される。

    【0039】 界面活性剤(G) 塗工物の耐くもり効果(anti−clouding effect)の維持および親水特性の増加を達成するために使用できる界面活性剤(G)は、好適には非イオン性の界面活性剤である。 室温で液体形状で存在する非イオン性の界面活性剤が特に好適である。 組成物が本発明の工程により製造される間にこれらの界面活性剤は使用できるだけでなく、それらは約50℃から60℃での熱的拡散(thermal diffusion)によりその後に組み入れられてもよい。 好適な界面活性剤は、異なる鎖長のポリオキシエチレンオレイルエーテル(例えば、ICIからのBrij(登録商標)92,96または98)、異なる鎖長のポリオキシエチレンセチルエーテル(例えば、HuelsからのMalipa
    l(登録商標)24/30から24/100およびHenkelからのDisp
    onil(登録商標)05)、ナトリウムラウリルスルフェート(例えば、He
    nkelからのSulfopon(登録商標)101Spezial)、ラウリルピリジニウムクロリド(例えば、HenkelからのDehydquad C
    Christ(登録商標)およびポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート(polyoxyethylene sorbitan monooleat
    e)(例えば、Riedel de HaenからのTween(登録商標))
    である。

    【0040】 界面活性剤は一般に塗工組成物との関係において0.1から35重量%の量で使用される。

    【0041】 芳香族ポリオール(H) 本発明で使用される芳香族ポリオールは、1000の最大平均分子量を有する。 これらのポリオールの例としては、例えば、少なくとも二つのフェニル環に少なくとも二つのヒドロキシ基を有するポリフェニレンエーテル、そして芳香族環が互いに単結合、−O−,−CO−,−SO 2 −あるいは類似したもので結合し ているオリゴマー、そして少なくとも(好適には)二つのヒドロキシ基が芳香族基に結合しているものである。

    【0042】 特に好適な芳香族ポリオールは、芳香族ジオールである。 以下の一般式を有する化合物

    【0043】

    【化1】

    【0044】 が特に好適な後者の代表例であり、 式中、Xは(C 1 −C 8 )−アルキレンあるいは−アルキリデン基、(C 6 −C 14 )−アリーレン基、−O−,−S−,−CO−あるいは−SO 2 −を表し、そし てnは0または1である。 Xは好適にはC 1 −C 4 −アルキレンまたは−アルキリデン、特に−C(CH 32 −および−SO 2 −である。 化合物の芳香族環はさら にOH基と同様に例えばハロゲン、アルキル、アルコキシのような3または4までのさらなる置換基を有していてもよい。

    【0045】 本発明で使用できる芳香族ポリオール(H)の具体例は、ビスフェノールA、
    ビスフェノールSおよび1,5−ジヒドロキシナフタレンであり、ビスフェノールAが好適である。

    【0046】 ポリオール(H)は一般に、シリコン化合物(A)のエポキシ環のモル当たり0.2から1.5モル、好適には0.3から1.2モルの、そして特に好適には0.6から1.0モルの芳香族ポリオール(H)のヒドロキシ基が存在するような量で使用される。

    【0047】 本発明の組成物における、有効な少なくとも二つのエポキシ基を有するシリコン化合物(A)の使用は、濃縮(condensation)されるときに改善された安定性を有する塗膜と成形体(moulded bodies)を形成する。

    【0048】 本発明の組成物は、好適にはここで以下にさらに詳細に記載される工程によって得られる。 こゝでpHの範囲が2.5から3.5、好適には2.8から3.2
    である物質(B)のゾルが他の成分の混合物と反応する。

    【0049】 さらにより好適には、本発明組成物はまた以下にさらに詳細に定義される工程によって得られる。 ここで上に定義されたようなゾルは、(A)と(C)の混合物へ二つの部分に分けて加えられ、ここで、ある特定の温度が好適には観測され、そしてここで、(D)の添加は同様に好適にはある特定の温度で二つの(B)
    の部分の間に行われる。

    【0050】 本発明の組成物にとって使用されるその量が一定の限定された範囲に入ることは重要である。 著しく改善された引っかき抵抗、接着性、ラッカー粘度、ゲル化時間(gelation time)、くもり、そして弾性を有する組成物が、
    この必須条件下で得られることが明らかになった。

    【0051】 加水分解性のシリコン化合物(A)は酸触媒の水性溶液の使用により(好適には室温で)、場合によっては化合物(C)と共に予め加水分解されてもよく、ここで、好適には、ほぼ1/2モルの水が加水分解性の基のモル当たり使用される。 予めの加水分解(pre−hydrolysis)の触媒としては、塩酸が好適である。

    【0052】 粒状物質(B)は好適には水中に懸濁されそして、pHは2.5から3.5好適には2.8から3.2に調整される。 酸性化には塩酸が好適には使用される。
    もし、ベーマイトが粒状物質(B)として使用される場合には、これらの条件下で透明なゾルが得られる。

    【0053】 化合物(C)は化合物(A)と混合される。 上に記載された懸濁した粒状物質(B)の最初の部分がその後加えられる。 好適には、その中に含まれる水が化合物(A)および(C)のセミ化学量論的(semi−stoichiometr
    ic)な加水分解に十分であるようにその量が選択される。 この量は全体量の1
    0から70重量%好適には20から50重量%である。

    【0054】 反応は発熱的にたやすく起こる。 初めの発熱反応が平らになった後、反応が始まるまで、そして内部の温度が25℃より高い温度、好適には30℃より高い温度、さらにより好適には35℃より高い温度に達するまで、温度は温度調節(t
    emperature control)により約28から35℃、好適には約30から32℃に調節される。

    【0055】 物質(B)の最初の部分の添加が終了した後、温度はさらに0.5から3時間、好適には1.5から2.5時間維持され、そしてその後約0℃まで下げられる。 残りの物質(B)はゆっくり(好適には0℃で)加えられる。 化合物(D)は約0℃でゆっくりと加えられ、そして、場合によってはルイス塩基(E)が同様に、好適には物質(B)の最初の部分の添加の後に加えられる。 物質(B)の二番目の部分の添加の前に、温度はその後約0℃で0.5から3時間、好適には1.5から2.5時間維持される。 残った物質(B)はその後約0
    ℃の温度でゆっくりと加えられる。 滴下により加えられる溶液はここで、好適には反応器へ添加する直前に約10℃に予め冷却される。

    【0056】 物質(B)の二番目の部分を約0℃でゆっくり添加した後で、反応混合物の温度が、さらなる温度調整をしなくても、ゆっくりと15℃まで(室温まで)上昇するように、冷却は好ましくは行わない。

    【0057】 示される全ての温度は±2℃である。 室温は20から23℃の温度であると理解される。 組成物のレオロジー的性質を調整するために、場合によっては不活性な溶媒を製造でのいかなる工程においても加えることができる。 これらの溶媒は好適には室温で液体であり、そしてさらには、好適に使用されるアルコキシドの加水分解から生じるアルコールである。 特に好適なアルコールはC 1-8アルコー ル、特にメタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、n−
    ブタノール、i−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、i−
    ペンタノール、n−ヘキサノール、n−オクタノール、n−ブトキシエタノールである。 C 1-6グリコールエーテル、特にn−ブトキシエタノールが同様に好適 である。

    【0058】 本発明の組成物は例えば着色剤(colourants)、流動促進剤(fl
    ow−promoters)、UV安定剤、光開始剤(photoinitia
    tors)、光増感剤(ここでは組成物の光化学的硬化を意味する)、および熱重合触媒のような慣用の添加剤をさらに含んでもよい。

    【0059】 基質への塗布(application)については、例えば、浸し塗(di
    pping)、ペインティング、ブラッシング、ナイフ塗工(knife ap
    plication)、ローリング、スプレーイング、カーテン−コーティング(curtain−coating)、スピン−コーティングおよび遠心塗工(
    centrifugal coating)のような標準的塗工方法で行うことができる。

    【0060】 場合によっては室温で最初の表面が乾燥した後で、塗工された基質は硬化(c
    uring)される。 硬化は好適には温度が50から300℃の範囲で、特には70から200℃で、特に好適には90から180℃での熱的方法で起こり、場合によっては減圧下で起こる。 これらの条件下での硬化時間は、200分より、
    好適には100分より、さらにより好適には60分より短くなるべきである。 硬化した層の層の厚さは0.5から100μm、好適には1から20μmそして特には2から10μmとなるべきである。

    【0061】 もし、不飽和の化合物および光開始剤が存在する場合には、硬化はまた、照射によっても起こり、場合によっては次に熱的後硬化(post−curing)
    によっても行える。

    【0062】 塗工のための基質物質の選択には制限がない。 本発明の組成物は好適には木材、織物、紙、せつ器(stoneware)、金属、ガラス、セラミックスおよびプラスチック物質の塗工に適切であり、そして、後者は、特に、例えば、Be
    cker/Braun,Kunststofftaschenbuch[Han
    dbook of Plastics],Carl Hanser Verla
    g, Munich,Vienna 1992に記載されているように、サーモプラスチック(thermoplastics)の塗工に適している。 組成物は、透明なサーモプラスチックの塗工に、そして好適にはポリカーボネートに、特に全く適しており、また金属や金属で覆われた(metallised)表面の塗工も同様である。 特にメガネレンズ、光学レンズ、自動車の窓(automo
    tive windows)およびサーマルヘッド(thermal head
    )が本発明から得られる組成物で塗工することができる。

    【0063】 以下の実施例で本発明をさらに説明する。

    【0064】

    【実施例】

    実施例1 354.5g(3.0mol)のn−ブトキシエタノールを24
    6.3g(1.0mol)のアルミニウムトリ−sec−ブタノラートへ撹拌しながら滴下すると温度が約45℃に上昇した。 冷却の後、アルミナート溶液は密閉され貯蔵されなければならない。

    【0065】 123.9g(1.92mol)のベーマイトDisperal Sol P
    3(登録商標)を1239gの0.1規定塩酸溶液に撹拌しながら加えた。 その後室温で一時間撹拌した。 溶液は固体の不純物を分離するために深層フィルター(deep−bed filter)を通して濾過された。

    【0066】 787.8g(3.33mol)のGPTS(γ−グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン)および608.3g(2.92mol)のTEOS(テトラエトキシシラン)が混合され、10分間撹拌された。 214.6gのベーマイトゾルがこの混合物に約2分以内で加えられた。 添加の2、3分後に、ゾルの温度は約28から30℃まで上昇し、そしてゾルは約20分後に透明になった。 混合物はその後35℃で約2時間撹拌し、そして温度はその後約0℃まで下げられた。

    【0067】 0℃±2℃でその後、上で記載したように調製されたsec−ブタノール中に1.0molのAl(OEtOBu) 3を含有する、600.8gのAl(OE tOBu) 3溶液を添加した。 添加が終了した後、撹拌を約0℃でさらに2時間 つづけ、残ったベーマイトゾルもその後0℃±2℃で加えた。 得られた混合物の温度は温度制御なしで約3時間で室温まで上昇した。 Byk306(登録商標)
    が流動促進剤として加えられた。 混合物は濾過され、そして得られたラッカーは+4℃で貯蔵された。

    【0068】 組成物の量が表1に示される値に従って変更された、さらなる実施例および比較実施例がこの工程に従って行われた。

    【0069】 得られたラッカーを用いて、以下のように試験片(test pieces)
    が得られた。 ビスフェノールAベースのポリカーボネート(ガラス転移温度=1
    47℃,M w 27500)の105x150x4mm寸法の板をイソプロパノー ルで洗浄し、3重量%アミノプロピルトリメトキシシランおよび97重量%ブチルグリコールから調製された混合物へ浸し塗で下塗り(prime)し、続いて130℃で0.5時間熱処理した。 板はその後それぞれの場合においてV=10
    0cm/分の浸し塗(dipping)速度で20μmのラッカー層で塗工した。 室温での10分間の冷却の後、塗工された板は130℃で1時間乾燥した。 乾燥後のラッカー層の厚さは約7μmであった。 塗工された板は、硬化(hard
    ening)の後に室温で2日間貯蔵され、その後以下に規定された試験を行った。

    【0070】 これらのラッカーにより得られた塗膜の性質は以下のように決定された。

    【0071】 クロスハッチ(cross−hatch(gt))接着テスト:EN ISO
    2409:1994 クロスハッチ接着テストに続き水中での貯蔵:65℃、テープテスト(tt(
    tape test))=0/1。

    【0072】 ラッカーで得られた板は、EN ISO 2409:1994でクロスハッチされ、そして65℃に保たれた水の中で貯蔵された。 記録された結果は、テープテストで0から1の最初の接着の喪失が起きた後の貯蔵時間(日)である。

    【0073】 砂流下テスト(sand trickling test):DIN 52
    348 テーバー摩耗テスト(Taber abrader test):摩耗テスト(wear test)DIN 52 347;(1000cycles,CS
    10F,500g) 評価結果は以下の表に示されている:

    【0074】

    【表1】

    ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GE,GH,GM,HR ,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP, KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,L V,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI, SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,U S,UZ,VN,YU,ZW Fターム(参考) 4F100 AA12A AA12H AA15A AA15H AA17A AA17H AA19A AA19H AA20A AA20H AA31A AA31H AH06A AH06H AK01B AK45B AL05A AT00B BA02 CC00A DE01A EH46 EH462 EJ08 EJ083 EJ42 EJ422 EJ502 EJ86 EJ863 GB33 GB90 JB16B JK14 JL08A JL11 JM01A JN01 YY00A 4J038 DL022 DL051 DL112 DM022 GA07 HA076 HA096 HA216 HA316 HA446 HA476 JA19 JA26 JA63 JC31 JC32 JC37 JC38 JC41 KA03 KA04 KA06 KA08 KA09 KA12 KA20 LA02 LA06 MA12 NA01 NA11 NA12 NA23 PA17 PA19 PB08 PC02 PC08

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