Изобретение относится к способу получения устойчивых к царапинам, твердых поверхностных покрытий при применении золь-гель-технологии на самых различных полимерах.
Получение стекловидных покрытий на стали или полимерах давно известно и многократно описывалось.
Под устойчивостью к царапинам здесь и далее понимают стойкость поверхностного покрытия материала против нанесения царапин, которую определяют с помощью контрольного прибора для испытания сопротивления царапанью. Пластины определенной формы и размера с определенной силой, измеряемой в ньютонах силой нажатия, давят на снабженный поверхностным покрытием материал и с определенным наклоном при сохранении данной силы нажатия в плавном движении ведут по поверхности поверхностного покрытия. Данное движение с усиливающейся силой нажатия повторяют так часто, пока не становятся видимыми полосообразные изменения поверхности. Установленная таким образом сила нажатия в рамках предложенного изобретения является мерой сопротивления царапанию. В рамках предложенного изобретения применяют контрольный прибор для испытания сопротивления царапанью модель 435 фирма ERICHSEN GmbH & Со KG, Am Iserbach 14, D-58675 Hemer.
Под износостойкостью здесь и далее понимают потерю массы, которую претерпевает поверхностное покрытие материала вследствие износа, вызванного при определенных условиях. Данный износ вызывается двумя фрикционными дисками, чьи торцевые поверхности имеют определенную шероховатость и которые с определенным числом оборотов и с силой давления, определенной массой диска, трутся о поверхностное покрытие. Применяемое при этом устройство описано и получено фирмой TABER INDUSTRIES (455 Bryant Street, North Tonawanda, New York 14120, США, http://www.taberindustries.com).
В немецкой заявке на патент DE 3828098 А1 описывают получение устойчивых к царапанию материалов, исходя из органофункциональных силанов и, по меньшей мере, одного алкоксида алюминия. Композиция, которую получают путем гидролитической поликонденсации, по меньшей мере, одного соединения алюминия и, по меньшей мере, одного огранофункционального силана, наносят на субстрат и отверждают путем нагревания. Особенный шаг в получении композиции видят в том, что ее необходимо предварительно конденсировать путем добавления воды в соотношении ниже стехиометрического, прежде чем композицию наносят на субстрат. Воду необходимо добавлять на нескольких стадиях, чтобы предотвратить нежелательные осаждения.
Также в немецкой заявке на патент DE 3917535 А1 описывают получение композиций устойчивых к царапанию покрытий на основе гидролизуемых соединения кремния. Наряду с органофункциональными силанами применяют алкоксиды алюминия, титана и/или алкоксиды циркония. Для достижения сопротивления царапанию легколетучую часть соединений гидролиза выпаривают. В данном способе также смесь гидролизуемых соединений кремния предварительно конденсируют путем добавления воды в соотношении ниже стехиометрического, что делает необходимым отдельную стадию процесса. Данную предварительную конденсацию можно ускорить путем применения катализатора конденсации. Вначале после предварительной конденсации и выпаривания легколетучих соединений гидролиза композицию наносят на субстрат и затем отверждают путем нагревания в течение от нескольких минут до двух часов.
Комбинацию алкоксидов алюминия, титана и/или циркония с, по меньшей мере, одним органофункциональным силаном описывают в патенте США 4746366. Данную комбинацию предварительно конденсируют путем постепенного пенного добавления воды. Продукты гидролиза удаляют из композиции под вакуумом. Полученный таким образом продукт наносят на субстрат и путем термического нагревания отверждают в течение от нескольких минут до двух часов.
Материалы покрытия для получения износостойких защитных слоев на субстратах из пластмассы описывают в немецких заявках на патент DE 19952040 А1 и DE 10245725 А1. Лак, описанный в данных документах, необходимо наносить, по меньшей мере, в два слоя, а именно так называемый устойчивый к царапанию слой или основной слой и наружный слой, предварительно конденсируют и затем, по меньшей мере, частично отверждают. Время для предварительной конденсации можно сократить путем добавления ускорителя конденсации. Для отверждения покрытия, образованного из данных слоев, необходимо время от, по меньшей мере, 30 минут при температуре 130°С.
В немецкой заявке на патент DE 4011045 А1 описывают получение устойчивых к царапанию лаков, которые смешивают с коммерчески доступным фотоинициатором. После нанесения на пластмассовый субстрат данный лак можно отверждать термическим способом или путем облучения УФ-светом. Путем фотохимического облучения достигают короткого времени отверждения - 120 секунд.
Данные описания объединяет то, что получение покрытий или лаков включает требующую больших затрат времени стадию предварительной конденсации. Следующий недостаток данного уровня техники состоит в том, что покрытия необходимо наносить многократно, до толщины покрытия боле 15 мкм, чтобы получить желаемую устойчивость к царапанию или износостойкость. Для таких покрытий необходимы относительно высокие затраты времени или стоимости до тех пор, пока покрытую пластмассовую поверхность можно нагружать или использовать. Общее долгое время отверждения, которое составляет до двух часов, в уровне техники сокращают исключительно путем применения фотоинициатора, который способствует отверждению с помощью УФ-облучения. В известной литературе не находится никакой информации о покрытиях или лаках, получаемых путем золь-гель-технологии, которые в течение до 5 минут можно отверждать термическим способом.
Задачей настоящего изобретения является разработка улучшенного относительно уровня техники способа получения устойчивых к царапанию и износоустойчивых покрытий на полимерных поверхностях, который не обладает одним или несколькими недостатками уровня техники.
Неожиданно решением данной задачи является композиция, которая содержит
а) по меньшей мере, один продукт превращения
а1) силана общей формулы
причем Y(1) означает 3-глицидилоксипропил, и
R1, R2, R3 означают одинаковые или разные алкильные группы с от 1 до 6 атомов углерода, и
а2) означает силан общей формулы
причем Y(2) означает N-2-аминоэтил-3-аминопропил или NH2(CH2)2NH(CH2)2NH(CH)3,
и 
, 
, 
означают одинаковые или разные алкильные группы с от 1 до 6 атомов углерода, и
b) по меньшей мере, один неорганический наполнитель, и
c) растворитель с температурой кипения, меньшей или равной 85°С, и
d) воду, и
e) катализатор, выбираемый из неорганических или органических кислот.
Таким образом, предметом предложенного изобретения является композиция, которая содержит
а) по меньшей мере, один продукт превращения
а1) силана общей формулы
где Y(1) означает 3-глицидилоксипропил, и
R1, R2, R3 означают одинаковые или разные алкильные группы с от 1 до 6 атомами углерода, и
а2) силана общей формулы
причем Y(2) означает N-2-аминоэтил-3-аминопропил или NH2(CH2)2NH(CH2)2NH(CH)3-,
и 
, 
, 
означают одинаковые или разные алкильные группы с от 1 до 6 атомами углерода, и
b) по меньшей мере, один неорганический наполнитель, и
c) растворитель с температурой кипения, меньшей или равной 85°С, и
d) воду, и
e) катализатор, выбираемый из неорганических или органических кислот.
Следующим предметом изобретения является способ получения поверхностного покрытия на полимерной поверхности, отличающийся тем, что предложенную согласно изобретению композицию на полимерную поверхность наносят путем окунания, промазывания, нанесения ракелем, нанесения роликом, нанесения кистью, вальцевания или разбрызгивания, и там отверждают.
Также предметом изобретения является поверхностное покрытие, имеющее кремний, отличающееся тем, что поверхностное покрытие имеет сопротивление царапанию от 3 Н до 20 Н.
Также предметом изобретения является изделие с, по меньшей мере, одной полимерной поверхностью, которое имеет предложенное согласно изобретению поверхностное покрытие.
Следующим предметом предложенного изобретения является применение предложенного согласно изобретению изделия для облицовки аппаратуры, оборудования, инструментов, измерительных приборов, санитарно-технических приборов, кухонных приборов, бытовых приборов, интерьеров транспортных средств, кабин (кокпитов), дисплеев, обзорных окон или мебели.
Кроме того, предметом предложенного изобретения является применение предложенного согласно изобретению изделия в виде пластин, оболочек, формованных деталей, кожухов, ручек, рычагов, ножек, дверей, крышек, днищ, боковых стенок, грифов, декоративных элементов или брызговиков.
Также предметом предложенного изобретения является применение предложенного согласно изобретению изделия в качестве предметов домашнего обихода, орудий труда для домашнего хозяйства, а также его частей, в качестве корпусов приборов или планок приборов, посуды, столовых приборов для вечеринок, подносов, кухонного инвентаря, ваз для цветов, облицовок для стенных часов, стереофонических установок, корпусов для бытовых приборов, елочных шаров, браслетов, украшений, ламп и фонарей, отделочных материалов, приборов и вспомогательных средств для игр, спорта и досуга, садовой мебели, садово-огородного инвентаря, мест для сидения в парках или на игровых площадках, приборов, вспомогательных средств и устройств для медицинских целей и пациентов, оправ для очков, больничного оборудования или его частей.
Преимущество способа предложенного изобретения состоит в том, что предложенное согласно изобретению поверхностное покрытие отверждают на поверхности пластмассы или полимерной пленке при температуре 150°С в течение лишь одной минуты. Если такие поверхности или пленки покрывают способом «с рулона на рулон», в ленточном устройстве или прочими непрерывными способами, то можно, на основе данного более короткого относительно уровня техники времени для отверждения предложенного согласно изобретению покрытия, реализовывать значительно более высокие скорости прохождения или количества произведенной продукции на единицу времени и, таким образом, существенно понижать издержки производства для продукта относительно уровня техники.
Следующее преимущество данного способа предложенного изобретения состоит в том, что поверхностное покрытие нужно наносить лишь один единственный раз, чтобы получить поверхностное покрытие без трещин и без дефектов.
В рамках предложенного изобретения под поверхностным покрытием без трещин понимают поверхностное покрытие, которое в полученном с помощью растрового электронного микроскопа (REM) изображении поверхности поверхностного покрытия с коэффициентом увеличения 10000 не позволяет обнаружить никаких трещин, причем оценивают 10 различных мест на поверхности.
Предложенное согласно изобретению поверхностное покрытие имеет более незначительную толщину относительно уровня техники - не более 5 мкм. Благодаря чему в качестве следующего преимущества предложенного изобретения следует более незначительный расход материала для поверхностного покрытия, чем при традиционных покрытиях, так что относительно уровня техники можно достигнуть большей экономии на затратах.
Также преимуществом способа предложенного изобретения является то, что термическая свариваемость полимеров, покрытых согласно предложенному способу, не ухудшается благодаря предложенному согласно изобретению поверхностному покрытию.
Способ предложенного изобретения имеет и другое преимущество, испытание устойчивости к царапанию на предложенном согласно изобретению поверхностном покрытии приводит к значительно лучшим результатам, по сравнению с покрытиями согласно уровню техники. Для поливинилхлоридных (ПВХ) пленок с нанесенной печатью, на которые согласно предложенному способу наносят предложенное согласно изобретению поверхностное покрытие, давление применяемой согласно испытанию устойчивости к царапанию силы 20 Н не оставляет повреждений. Для ПВХ пленок с нанесенной печатью согласно уровню техники давление силы выше 2,5 Н уже вызывает повреждение.
Далее примерно описывается предложенная согласно изобретению композиция и предложенный согласно изобретению способ, чей объем охраны следует из формулы изобретения и описания, без ограничения этим изобретения. Также сама формула изобретения принадлежит к объему раскрытия предложенного изобретения. Если в следующем далее тексте указывают области или предпочтительные области, то к объему раскрытия предложенного изобретения должны принадлежать также все лежащие в данных областях, теоретически возможные подобласти без явного перечисления по причине лучшей наглядности.
Предложенная согласно изобретению композиция отличается тем, что содержит
а) по меньшей мере, один продукт превращения
а1) силана общей формулы
причем Y(1) означает 3-глицидилоксипропил, и
R1, R2, R3 означают одинаковые или неодинаковые алкильные группы с от 1 до 6 атомами углерода, и
а2) силана общей формулы
причем Y(2) означает N-2-аминоэтил-3-аминопропил или NH2(CH2)2NH(CH2)2NH(CH)3,
и , , означают одинаковые или неодинаковые алкильные группы с от 1 до 6 атомами углерода, и
b) по меньшей мере, один неорганический наполнитель, и
c) растворитель с температурой кипения меньшей или равной 85°С, и
d) воду, и
e) катализатор, выбираемый из неорганических или органических кислот.
Алкильные группы R1, R2, R3 и/или 
в предложенной согласно изобретению композиции предпочтительно одинаковы, по меньшей мере, парами. В предложенной согласно изобретению композиции в качестве алкильных групп могут быть особенно предпочтительными метильные и/или этильные группы.
Предпочтительными композициями являются такие, у которых продукт превращения согласно компоненту а) основан на диаминоалкилалкоксисилане и/или триаминоалкилалкоксисилане.
Компонент b) предложенной согласно изобретению композиции содержит предпочтительно неорганический наполнитель, который выбирают из SiO2, TiO2, ZnO, Al2O3, BaSO4, CeO2, ZrO2, или смеси из данных наполнителей. Кроме того, в предложенной согласно изобретению композиции неорганический наполнитель предпочтительно можно выбирать из SiO2, TiO2, ZnO или смеси данных наполнителей. В высшей степени предпочтительно компонент b) предложенной согласно изобретению композиции в качестве неорганического наполнителя может содержать коммерчески доступный Аэросил® R7200, R8200, R9200 и/или R812S фирмы Degussa AG, Roden-bacher Chaussee 4, 63457 Hanau-Wolfgang.
Кроме того, может быть предпочтительным, если компонент b) предложенной согласно изобретению композиции содержит частицы, которые имеют средний размер частиц d50% от 10 до 200 нм, предпочтительно от 20 до 180 нм, более предпочтительно от 30 до 150 нм, еще более предпочтительно от 50 до 135 нм, особенно предпочтительно от 75 до 120 нм, еще более особенно предпочтительно от 90 до 110 нм.
Предпочтительно композиция содержит в качестве неорганического наполнителя частицы SiO2, TiO2, ZnO, или смесь данных частиц с указанными размерами частиц.
Кроме того, может быть предпочтительно, если компонент b) предложенной согласно изобретению композиции содержит частицы, которые могут агломерировать или не агломерировать. Особенно предпочтительно частицы в компоненте b) предложенной согласно изобретению композиции могут быть агломерированными. Кроме того, может быть предпочтительно, если эти частицы содержат или являются Аэросил® R7200, R8200, R9200 и/или R812S.
Компонент с) предложенной согласно изобретению композиции может быть выбран из ряда спиртов общей формулы CnH2n+1OH, причем n=1-4, или смеси данных спиртов, или выбран из кетонов, из ацетона, метилэтилкетона, или смеси данных кетонов. Предпочтительно компонент с) предложенной согласно изобретению композиции может содержать метилэтилкетон (МЭК). Преимущественно компонент с) предложенной согласно изобретению композиции выбирают из этанола, 1-пропанола, 2-пропанола, или смеси данных спиртов. В высшей степени предпочтительным компонентом с) предложенной согласно изобретению композиции является этанол.
Может быть особенно предпочтительно, если компонент с) предложенной согласно изобретению композиции имеет температуру кипения не более 85°С.
Компонент е) предложенной согласно изобретению композиции предпочтительно может быть выбран из водной азотной кислоты. Предпочтительно компонент е) может содержать азотную кислоту в концентрации от 0,5 до 1 мас.%, особенно предпочтительно от 0,6 до 0,9 мас.%, в высшей степени предпочтительно от 0,65 до 0,75 мас.%.
Кроме того, может быть предпочтительно, если предложенная согласно изобретению композиция содержит следующий компонент а3), который может быть, по меньшей мере, одним продуктом превращения следующего силана
причем Y(3) выбирают из фтора, фторалкила, метакрила, винила, меркапто, и 
означают одинаковые или неодинаковые алкильные группы с от 1 до 6 атомами углерода. Предпочтительно алкильные группы 
данного компонента а3) равны, по меньшей мере, парами. В предложенной согласно изобретению композиции в качестве алкильных групп могут быть особенно предпочтительными метильные и/или этильные группы.
Предложенный согласно изобретению способ получения поверхностного покрытия на полимерной поверхности, отличающийся тем, что предложенную согласно изобретению композицию наносят на полимерную поверхность путем окунания, промазывания, нанесения ракелем, нанесения кистью, нанесение роликом, вальцевания, или разбрызгивания, и там отверждают.
Предложенную согласно изобретению композицию в предложенном согласно изобретению способе предпочтительно наносят один раз на полимерную поверхность и там отверждают. Кроме того, предпочтительно в предложенном согласно изобретению способе наносят предложенную согласно изобретению композицию путем промазывания, нанесения роликом или разбрызгивания на полимерную поверхность и там отверждают.
Предложенную согласно изобретению композицию в предложенном согласно изобретению способе можно нагревать предпочтительно при температуре от 90 до 150°С, особенно предпочтительно при температуре от 100 до 150°С, еще более особенно предпочтительно от 110 до 150°С, в высшей степени предпочтительно при температуре от 130 до 150°С, вследствие чего предложенная согласно изобретению композиция может отверждаться.
Особенно предпочтительно может быть, если в предложенном согласно изобретению способе предложенную согласно изобретению композицию отверждают путем облучения инфракрасным светом, предпочтительно термическим способом, более предпочтительно в печах, особенно предпочтительно путем обдувания теплым воздухом.
Кроме того, может быть предпочтительно, если в предложенном согласно изобретению способе предложенную согласно изобретению композицию отверждают путем нагревания в течение от 1 до 300 секунд. Предпочтительно предложенную согласно изобретению композицию отверждают путем нагревания в течение от 2 до 250 секунд, более предпочтительно от 5 до 200 секунд, еще более предпочтительно в течение от 10 до 150 секунд, особенно предпочтительно от 20 до 120 секунд, в высшей степени предпочтительно в течение от 30 до 90 секунд согласно предложенному способу.
Под подмешиванием компонента к предложенной согласно изобретению композиции здесь и далее понимают диспергирование с помощью перемешивания, взбалтывания или с помощью ультразвукового зонда.
В предложенном согласно изобретению способе может быть предпочтительно, если к предложенной согласно изобретению композиции подмешивают компонент а1) в количестве от 5 до 40 мас.%, предпочтительно от 10 до 25 мас.%, компонент а2) количестве от 5 до 50 мас.%, предпочтительно от 10 до 30 мас.%, компонент b) в количестве от 2 до 20 мас.%, предпочтительно в количестве от 2,5 до 20 мас.%, компонент с) в количестве от 20 до 60 мас.%, предпочтительно от 30 до 50 мас.%, компонент d) в количестве от 0,5 до 5 мас.%, предпочтительно от 1 до 3 мас.%, компонент е) в количестве от 0,02 до 0,5 мас.%, предпочтительно от 0,03 до 0,3 мас.%, причем количественные данные в каждом случае в расчете на композицию, и при условии, что сумма массовых частей композиция и составляет 100%.
Чтобы после отверждения предложенной согласно изобретению композиции получить особенно устойчивое к царапанию и износостойкое поверхностное покрытие, может быть предпочтительным, если в предложенном согласно изобретению способе компоненты а1) и а2) предложенной согласно изобретению композиции подмешивают в мольном соотношении от 1:3 до 3:1. Особенно предпочтительно компоненты а1) и а2) предложенной согласно изобретению композиции можно подмешивать в мольном соотношении от 1,5:2,5 до 2,5:1,5, в высшей степени предпочтительно в мольном соотношении от 1:2 до 2:1. В предложенном согласно изобретению способе может быть особенно предпочтительно, если затем данную композицию нагревают в течение от 1 секунды до 2 минут, предпочтительно в течение от 30 секунд до 1 минуты, вследствие чего композиция может отверждаться.
Кроме того, может быть предпочтительно, если в предложенном согласно изобретению способе компонент а3) в количестве от 0,5 до 10 мас.% в расчете на композицию, и при условии, что сумма массовых частей компонентов а1), а2), а3) и b) - е) композиции составляет 100%, подмешивают к предложенной согласно изобретению композиции.
Кроме того, может быть предпочтительно, если в предложенном согласно изобретению способе к предложенной согласно изобретению композиции подмешивают в качестве дополнительных компонентов f) пленкообразователь, выбираемый из меламиновой смолы, акрилата или смеси этих пленкообразователей, предпочтительно в количестве от 0,001 до 15 мас.%, особенно предпочтительно в количестве от 2 до 10 мас.%, в высшей степени предпочтительно в количестве от 5 до 8 мас.%, и/или g) эпоксидную смолу, предпочтительно в количестве от 0,001 до 15 мас.%, особенно предпочтительно в количестве от 2 до 10 мас.%, в высшей степени предпочтительно в количестве от 5 до 8 мас.%, причем количественные данные приведены в каждом случае в расчете на композицию, и при условии, что сумма массовых частей компонентов а) - g) композиции составляет 100%.
Кроме того, может быть предпочтительно, если в предложенном согласно изобретению способе к предложенной согласно изобретению композиции подмешивают в качестве следующего компонента h) неорганический УФ-абсорбер, выбираемый из оксида цинка, оксида церия или диоксида титана, или смеси данных неорганических абсорберов, и/или органический УФ-абсорбер, выбираемый из гидроксифенилбензотриазола, гидроксибензофенона, HALS-стабилизаторов, или смеси данных органических абсорберов и композицию, нанесенную согласно изобретению на поверхность обрабатывают УФ-облучением.
Под HALS-стабилизаторами здесь и далее понимают пространственно затрудненные амины. В предложенном согласно изобретению способе предпочтительно можно применять HALS-стабилизаторы, выбираемые из коммерчески доступных Tinuvin 123 фирмы Ciba, или Lowilite 94, фирмы Great Lakes Chemical Corporation, или смесь данных стабилизаторов.
В предложенном согласно изобретению способе может быть предпочтительно, если к предложенной согласно изобретению композиции подмешивают в качестве компонента b) компонент h).
Кроме того, в предложенном согласно изобретению способе может быть предпочтительно, если к предложенной согласно изобретению композиции вначале подмешивают компоненты а1) и а2), и затем компоненты b) - е). Особенно предпочтительно в предложенном согласно изобретению способе к предложенной согласно изобретению композиции можно подмешивать компоненты а1) и а2) путем перемешивания или взбалтывания. Еще более особенно предпочтительно в предложенном согласно изобретению способе к предложенной согласно изобретению композиции можно подмешивать компоненты а) - е) путем перемешивания. Наиболее предпочтительным в предложенном согласно изобретению способе может быть, если вначале компонент h) растворяют в компоненте с) и/или диспергируют и данный раствор и/или дисперсию подмешивают к предложенной согласно изобретению композиции, прежде чем компоненты а1), а2), b), d) и е) подмешивают к предложенной согласно изобретению композиции. В высшей степени предпочтительным в предложенном согласно изобретению способе может быть, если вначале компонент b) растворяют в компоненте с) и/или диспергируют, а к предложенной согласно изобретению композиции подмешивают компоненты а1), d) и е), затем полученный из b) и с) раствор и/или дисперсию, и затем подмешивают компонент а2).
В следующем предпочтительном исполнении предложенного согласно изобретению способа предложенная согласно изобретению композиция может содержать компонент h) в количестве от 0,5 до 5 мас.%, предпочтительно в количестве от 1 до 4 мас.%, особенно предпочтительно от 2 до 3 мас.%, причем количественные данные приведены в расчете на композицию, и при условии, что сумма массовых частей компонентов а) - h) композиции составляет 100%.
Предложенным согласно изобретению способом можно получить поверхностные покрытия, в частности, предложенные согласно изобретению поверхностные покрытия.
Согласно изобретению имеющее кремний поверхностное покрытие отличается тем, что поверхностное покрытие имеет сопротивление царапанью от 3 Н до 20 Н. Предпочтительно предложенное согласно изобретению поверхностное покрытие имеет сопротивление царапанью от 6 Н до 20 Н, предпочтительно от 8 Н до 20 Н, особенно предпочтительно от 10 Н до 20 Н, наиболее предпочтительно от 12 Н до 20 Н, в высшей степени предпочтительно от 14 Н до 20 Н.
Данное поверхностное покрытие имеет предпочтительно износостойкость от 0,1 до 0,5 мас.%, особенно предпочтительно износостойкость от 0,2 до 0,4 мас.%.
Предложенное согласно изобретению поверхностное покрытие может иметь предпочтительно толщину слоев от 1 до 10 мкм, более предпочтительно от 1,5 до 9 мкм, особенно предпочтительно от 2 до 8 мкм, наиболее предпочтительно от 2,5 до 7 мкм, в высшей степени предпочтительно от 3 до 5 мкм.
Предложенное согласно изобретению поверхностное покрытие может предпочтительно отличаться тем, что данное поверхностное покрытие имеет неорганический наполнитель в форме частиц, которые в объеме, взятом из предложенного согласно изобретению поверхностного покрытия, показывают гомогенное распределение, измеряемое по полученному с помощью растрового электронного микроскопа (REM) с коэффициентом увеличения 10000 на поверхности изображению, которое получают для разреза предложенного согласно изобретению поверхностного покрытия.
Предложенное согласно изобретению поверхностное покрытие может иметь эластичность от 0,5 до 10%, предпочтительно от 2 до 7,5%, в высшей степени предпочтительно от 3 до 6%. В рамках предложенного изобретения под эластичностью понимают процентное увеличение длины, на которое материал, имеющий предложенное согласно изобретению поверхностное покрытие, можно растягивать вдоль любой воображаемой линии, лежащей на поверхности поверхностного покрытия, без появления трещин на предложенном согласно изобретению поверхностном покрытии, что равносильно тому, что предложенное согласно изобретению поверхностное покрытие после растяжения остается без трещин.
Предложенное согласно изобретению поверхностное покрытие может иметь предпочтительно термическую свариваемость (способность к сварке). В рамках предложенного изобретения под поверхностным покрытием, способным к термическому свариванию, понимают поверхностное покрытие, которое после термического сваривания двух полимерных пленок, имеющих предложенные согласно изобретению поверхностные покрытия, не имеет трещин вдоль шва термического сваривания в рамках определения сопротивления растрескиванию. В предпочтительном варианте осуществления шов термического сваривания проходит на поверхности предложенного согласно изобретению поверхностного покрытия.
Предложенное согласно изобретению поверхностное покрытие можно получить предложенным согласно изобретению способом.
Также предметом предложенного изобретения является изделие с, по меньшей мере, одной полимерной поверхностью, которая имеет предложенное согласно изобретению поверхностное покрытие.
Данное изделие предпочтительно может иметь полимерную поверхность, которая может быть выбрана из поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилентерфталата (ПЭТ), полиэтилена (ПЭ), поликарбоната (ПК), полиметилметакрилата (ПММА), или комбинации данных полимерных поверхностей.
Предложенное согласно изобретению изделие может применяться для облицовки аппаратуры, оборудования, инструментов, измерительных приборов, санитарно-технических приборов, кухонных приборов, бытовых приборов, интерьеров транспортных средств, кабин (кокпитов), дисплеев, обзорных окон, или мебели, или является таким изделием.
Кроме того, предложенное согласно изобретению изделие можно применять в виде пластин, оболочек, формованных деталей, кожухов, ручек, рычагов, ножек, дверей, крышек, полов, боковых стенок, грифов, декоративных элементов или брызговиков, или является таким изделием.
Предпочтительно предложенное согласно изобретению изделие можно применять в качестве предметов домашнего обихода, орудий труда для домашнего хозяйства, а также его частей, в качестве корпусов приборов или рамок приборов, посуды, столовых приборов для вечеринок, подносов, кухонного инвентаря, ваз для цветов, облицовок для стенных часов, стереофонических установок, корпусов для бытовых приборов, елочных шаров, браслетов, украшений, ламп и фонарей, отделочных материалов, приборов и вспомогательных средств для игр, спорта и досуга, садовой мебели, садово-огородного инвентаря, мест для сидения в парках или на игровых площадках, приборов, вспомогательных средств и устройств для медицинских целей и пациентов, оправ для очков, больничного оборудования или его частей.
Примеры
Пример 1
5,6 г 3-глицидоксипропилтриэтоксисилана помешают в сосуд с мешалкой и при перемешивании добавляют 5 мг концентрированной азотной кислоты и 0,495 г воды. После перемешивания в течение 10 минут получают однофазный раствор. В данный раствор добавляют 1,63 г Аэросила R8200, который предварительно диспергировали в 6,51 г метилэтилкетона с помощью ультразвукового зонда. Затем добавляют 4,78 г N-2-аминоэтил-3-аминопропилтриметоксисилана (ДАМО) в течение 5 минут.
Полученную таким образом композицию с помощью спирального ракеля толщиной 25 мкм наносят на ПВХ-пленку и отверждают в печи при температуре 150°С в течение 1 минуты. Отвержденный таким образом слой имеет толщину 3 мкм.
Испытание на сопротивление царапанию дает сопротивление царапанию 20 Н, измеренное с помощью контрольного прибора для испытания сопротивление царапанью модель 435 фирма Erichsen GmbH.
Износостойкость измеряют с помощью TaberAbraser с фрикционным диском CS 10 массой 500 г после 100 оборотов. Через 100 оборотов установлена потеря массы 0,1 мас.%.
Сравнительный пример 1
5,6 г 3-глицидоксипропилтриэтоксисилана помешают в сосуд с мешалкой и при перемешивании добавляют 5 мг концентрированной азотной кислоты и 0,495 г воды. После перемешивания в течение 10 минут получают однофазный раствор. В данный раствор добавляют 1,63 г Аэросила R8200, который предварительно диспергировали в 6,51 г метилэтилкетона с помощью ультразвукового зонда. Затем добавляют 4,75 г 3-аминопропилтриэтоксисилана в течение 5 минут.
Полученный таким образом композиция с помощью спирального ракеля толщиной 25 мкм наносят на ПВХ-пленку и отверждают в печи при температуре 150°С в течение 2 минут. Отвержденное таким образом поверхностное покрытие имеет толщину 3 мкм.
Испытание устойчивости к царапанию дает сопротивление царапанью 5 Н, измеренное с помощью контрольного прибора для испытания сопротивления царапанью модель 435 фирма Erichsen GmbH.
Износостойкость измеряют с помощью прибора TaberAbraser фирмы TABER INDUSTRIES, 455 Bryant Street, North Tonawanda, New York 14120, США, с фрикционным диском CS 10 массой 500 г после 100 оборотов установлена потеря массы до 1 мас.%.
Изобретение относится к составу для покрытий, устойчивых к царапанию, твердых поверхностных покрытий при применении их для получения изделий с полимерной поверхностью из состава для покрытий. Состав для покрытий содержит а) по меньшей мере, один продукт превращения а1) силана общей формулы I), причем Y(1) - 3-глицидилоксипропил, и R1, R2, R3 - одинаковые или различные алкильные группы, имеющие от 1 до 6 атомов углерода, и а2) силана общей формулы (II), где Y(2) - N-2-аминоэтил-3-аминопропил или NH2(CH2)2NH(CH2)2NH(CH)3-, и , , - одинаковые или различные алкильные группы, имеющие от 1 до 6 атомов углерода, и b) по меньшей мере, один неорганический наполнитель, и с) растворитель, выбранный из растворителей с температурой кипения, меньшей или равной 85°С, или 1-пропанола, и d) воду, и е) катализатор, выбираемый из неорганических или органических кислот. Технический результат - получение покрытий без трещин и дефектов. 4 н. и 7 з.п. ф-лы.
1. Состав для покрытий, который содержит
а) по меньшей мере, один продукт превращения
а1) силана общей формулы
где Y(1) - 3-глицидилоксипропил, и
R1, R2, R3 - одинаковые или различные алкильные группы, имеющие от 1 до 6 атомов углерода, и
а2) силана общей формулы
где Y(2) - N-2-аминоэтил-3-аминопропил или NH2(CH2)2NH(CH2)2NH(CH)3, и
, , - одинаковые или различные алкильные группы, имеющие от 1 до 6 атомов углерода, и
b) по меньшей мере, один неорганический наполнитель и
c) растворитель, выбранный из растворителей с температурой кипения, меньшей или равной 85°С, или 1-пропанола, и
d) воду, и
e) катализатор, выбираемый из неорганических или органических кислот.
2. Состав для покрытий по п.1, отличающийся тем, что R1, R2, R3 и/или , , одинаковы, по меньшей мере, попарно.
3. Состав для покрытий по п.1, отличающийся тем, что неорганический наполнитель выбирают из SiO2, TiO2, ZnO, Al2O3, BaSO4, CeO2, ZrO2 или смеси указанных наполнителей.
4. Состав для покрытий по п.1, отличающийся тем, что неорганический наполнитель имеет средний размер частиц d50% от 10 до 200 нм.
5. Состав для покрытий по п.1, отличающийся тем, что компонент с) выбирают из ряда спиртов общей формулы CnH2n+1OH, причем n=1-4, или смеси указанных спиртов, или выбирают из кетонов, выбранных из ацетона, метилэтилкетона, или смеси указанных кетонов.
6. Состав для покрытий по п.5, отличающийся тем, что компонент с) выбирают из этанола, 1-пропанола, 2-пропанола или смеси указанных спиртов.
7. Состав для покрытий по п.1, отличающийся тем, что компонент е) является водным раствором азотной кислоты.
8. Изделие с, по меньшей мере, одной полимерной поверхностью, которое имеет покрытие из состава для покрытий по одному из пп.1-7.
9. Изделие по п.8, отличающееся тем, что полимерную поверхность выбирают из поливинилхлорида, полиэтилентерефталата, полиэтилена, поликарбоната, полиметилметакрилата или комбинации указанных полимерных поверхностей.
10. Применение изделия по одному из пп.8 или 9 для облицовки устройств, оборудования, инструментов, измерительных приборов, санитарно-технических приборов, кухонных приборов, бытовых приборов, интерьеров транспортных средств, кабин (кокпитов), дисплеев, обзорных окон или мебели.
11. Применение изделия по одному из пп.8 или 9 в виде пластин, оболочек, формованных деталей, кожухов, кнопок, рычагов, ножек дверей, крышек, полов, боковых стенок, ручек, декоративных элементов или элементов, защищающих от разбрызгивания.
| US 2003069350 A1, 10.04.2003 | |||
| WO 2005003218 A, 13.01.2005 | |||
| US 6506921 B1, 14.01.2003 | |||
| RU 2001130342 A, 10.08.2003. |
