DE2950295A1

DE2950295A1 - Verfahren zur herstellung eines polycarbonatgegenstandes und verfahren zur herstellung eines organopolysiloxanueberzugs auf einem polycarbonatgegenstand

Info

Publication number: DE2950295A1
Application number: DE19792950295
Authority: DE
Inventors: John Charles Mt. Vernon Ind. Goessens
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1978-11-13
Filing date: 1979-12-14
Publication date: 1981-06-19
Also published as: AU5360879A; FR2471266B1; US4197335A; NL7908651A; FR2471266A1; GB2063708B; GB2063708A; CA1111723A; AU532350B2

Description

GENERAL ELECTRIC COMPANY ^:-_:

1, River Road ;

Schenectady, N.Y., U.S.A. i

Verfahren zur Herstellung eines Polycarbonatgjegenstandes und Verfahren zur Herstellung eines Organopolysiloxanüberzugs auf einem Polycarbonatgegenstand. >

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen eines Schutzüberzugs auf eine Polycarbonatoberflache; insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines haltbaren und fest bzw. zäh haftenden Organopolysiloxanüberzugs auf Polycarbonatgegenständen. Bei dem Verfahren grundiert man ein Polyoarbonatsubstrat mit einer ^;Grundierungszusammensetzung, die aus einer Emulsion besteht, welche ein warmhärtbares Acrylpolymeres und einen Hydro^iyäther enthält bzw. daraus besteht; man härtet das warmhärttfare Acry!polymere und bildet eine dünne Grundierungsschicht, man überzieht das grundierte Substrat mit einer Decküberzugszusammensetzung bzw. oberen Überzugszusammensetzung, die ein weiter härtbares Organopolysiloxan enthält oder daraus besteht; und man härtet das weiter härtbare Organopolys iloxan. ;.

Die Verwendung von transparentem Verglas ungsajat er ial unter Verwendung von Polycarbonatharz als einem Gefügebestandteil für Fenster, Schutzscheiben oder Windschutzscheiben usw. ist bekannt. Während man diese Polycarbonatharze ^:leicht zu der gewünschten Form verarbeiten kann, und sie ausgezeichnete physikalische und chemische Eigenschaften aufweisen, z.B. eine geringere Dichte als Glas und eine höhere Bruchfestig-

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ORIGINAL INSPECTED

lceit als Glas aufweisen, ist jedoch ihre Abrieb-, Ritz- und Kratzfestigkeit relativ gering.

Um diese relativ geringe Ritz- und Kratzfestigice it zu überwinden, wurden bisher verschiedene Überzüge auf diese PoIycarbonatharze aufgebracht. Die US-PSen 3 451 838, 3 986 997 und 4 027 073 beschreiben Organopolysiloxanüberzugszusammensetzungen und Methoden zum Auftragen von Organopolysiloxanüberzügen auf diese Oberflächen. Während diese Überzüge viele wünschenswerte Eigenschaften aufweisen, z.B. hart, kratzfest, ritzfest und gegen chemische Lösungsmittel beständig sind, weisen jedoch diese Organopolysiloxanüberzüge nicht in jeder Hinsicht das gewünschte Ausmaß an gleichmäßiger Haftung und Haltbarkeit auf diesen Polycarbonatoberflachen auf. Um die Haftung der Organopolysiloxanüberzüge auf dem Substrat zu verbessern, wurde gemäß dem Stand der Technik, beispielsweise in der US-PS 3 707 397 vorgeschlagen, die Substrate vor dem Aufbringen der Organopolysiloxanüberzüge darauf zu grundieren.

Die Schwierigkeit beim Aufbringen einer die Haftung fördernden Grundierung auf das Polycarbonat beruht darauf, daß die PoIycarbonatharze gegenüber dem Angriff und Abbau durch einige der aktiveren chemischen Stoffe anfällig sind, wobei diese Stoffe entweder in der Grundierung selbst oder im Zuführungssystem (delivery system) der Grundierung vorhanden sein können. Demgemäß muß die Grundierung nicht nur als Haftungsförderer zwischen dem Organopolysiloxan und dem Polycarbonat wirken, sondern auch sowohl mit dem Polycarbonat als auch mit dem Organopolysiloxan verträglich sein. Ferner muß nicht nur die Grund ierung selbst sowohl mit dem Polycarbonat als auch dem Organopolysiloxanüberzug verträglich sein* sondern auch das Zuführungssystem, mit dem man die Grundierung auf das Polycarbonat auf bringt, darf nicht nachteilig das Polycarbonat angreifen.Da der S'tand der Technik im allgemeinen die Zuführung der Grundierung in Form einer Lösung des Grundierungsmitteis

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ORlGJNAL

lehrt, das in einem organischen Lösungsmittel gelöst ist, und da viele dieser organischen Lösungsmittel das Polycarbonat aggressiv angreifen, ist eine derartige Maßnahme zum Aufbringen einer Grundierung auf ein Polycarbonat nicht erfolgreich oder praktisch anwendbar bei der Herstellung von kratzfesten überzogenen Polycarbonatgegenständen.

Es besteht daher ein Bedürfnis nach Polycarbonatgegenständen, die gleichmäßig, zäh und haltbar haftende ritz-, kratz- und abriebfeste, gegen chemische Lösungsmittel beständige Überzüge darauf aufweisen, und nach einer Methode zum Aufbringen derartiger Überzüge; es ist Aufgabe der Erfindung, derartige Gegenstände und ein erfolgreiches Verfahren zur Herstellung dieser Gegenstände vorzusehen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überziehen von PoIycarbonatgegenständen mit einem Organopolysiloxanüberzug, wobei man zuerst das Polycarbonatsubstrat mit einer Grundierungsemulsionszusammensetzung grundiert, die ein warmhärtbares Acrylpolymeres, Wasser und einen Hydroxyäther enthält bzw. daraus besteht.

Bei der Ausführung der Erfindung grundiert man vor dem Aufbringen des Organopolysiloxanüberzugs auf die Polycarbonatoberflache die Oberfläche zuerst, indem man auf sie eine Grundlerungszusammensetzung aufbringt, die aus einer Emulsion besteht, welche Wasser, einen Hydroxyäther und ein warmhärtbares Acrylpolymeres enthält bzw. daraus besteht. Den Anteil des Wassers und des Hydroxyäthers in der Grundierungszusammensetzung dampft man danach ab, härtet warm die erhaltene feste Schicht aus dem warmhärtbaren Acrylpolymeren und erzielt eine warmgehärtete Acrylgrundierungsschicht bzw. eine Grundierungsschicht aus einem warmgehärteten Acrylpolymeren. Das grundierte Polycarbonat überzieht man danach mit einer Decktiberzugszusammensetzung, die ein in einem Lösungsmittel lösliches weiter härtbares Organopolysiloxan enthält bzw.

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daraus besteht, zieht die flüchtigen Lösungsmittel aus dieser Decküberzugszusammensetzung ab, hinterläßt eine feste Schicht aus dem weiter härtbaren Organopolysiloxan, härtet warm das weiter härtbare Organopolysiloxan und erzielt dadurch einen haftenden und haltbaren Organopolysiloxandecküberzug auf dem grundierten Polycarbonat.

Das Carbonatpolymere, vorzugsweise ein aromatisches Carbonatpolymeres gemäß der Erfindung weist wiederkehrende Einheiten der nachstehenden Formel auf:

A
-R-C-R-O-C-O I.

I ti

B 0

worin jeder Rest -R- aus der aus Phenylen-, halogensubstituierten Bienylen-und alkylsubstituierten Phenylenresten bestehenden Gruppe ausgewählt ist; A und B jeweils aus der aus Wasserstoffatomen, Kohlenwasserstoffresten ohne aliphatieche Ungesättigtheit und/Resten bestehenden Gruppe ausgewählt sind,

ι die zusammen mit dem angrenzenden -C-Atom einen Cycloalkanrest bilden, wobei die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in den Resten A und B bis zu 12 beträgt.

Das aromatische Carbonatpolymere gemäß der Erfindung kann man mit bekannten Methoden herstellen, wie sie z.B. in den US-PSen 3 161 615, 3 220 973, 3 312 659, 3 312 660, 3 313 777, 3 666 614 und 3 989 672 usw. beschrieben sind, deren Offenbarungsgehalt durch diese Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.

Ferner umfaßt die Erfindung verzweigte Polycarbonate, worin man eine polyfunktionelle aromatische Verbindung mit dem zweiwertigen Phenol und der Carbonatvorstufe umgesetzt hat und ein thermoplastisches unregelmäßig verzweigtes Polycarbonat erhalten hat, worin die wiederkehrenden Einheiten gemäß Formel I verzweigende Gruppen enthalten.

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Die bevorzugten Polycarbonatharze kann man durch Reaktion ▼on Bisphenol-A und Phosgen erhalten. Diese Polycarbonate weisen 10 bis 400 wiederkehrende Einheiten der nachstehenden Formel auf:

II

Das Polycarbonat sollte eine Grundviskosität von 0,3 bis 1,0, vorzugsweise von 0,' in Methylen chi or id.

vorzugsweise von 0,40 bis 0,65 aufweisen, gemessen bei 25 ⁰C

Die Grundierungszusammensetzung gemäß der Erfindung besteht aus (I) einer Emulsion eines warmhärtbaren Acry!polymeren und (II) einem Hydroxyäther. Die Emulsion des warmhärtbaren Acrylpolymeren besteht aus einem warmhärtbaren Acrylpolymeren dispergiert in Wasser. Das Polymere ist im allgemeinen in Form von getrennten kugelförmigen Teilchen (mit ungefähr 0,1 um Durohmesser) in Wasser dispergiert. Da die Polymerteilchen ▼on der kontinuierlichen wässerigen Phase getrennt sind, ist die Viskosität der Dispersion oder Emulsion relativ unabhängig vom Molekulargewicht des Polymeren. Demgemäß kann die Emulsion Polymere mit hohem Molekulargewicht enthalten und dennoch eine relativ niedere Viskosität aufweisen.

Die warmhärtbaren Acrylpolymeren, die in der Emulsion vorliegen, sind bekannt. Beispielhafte warmhärtbare Acry!polymere, die man gemäß der Erfindung verwenden kann, sind beispielsweise in Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Bd. 1, Seite 273ff (Interscience Publishers, John Wiley & Sons, Inc., copyright 1964) und in Chemistry of Organic Film Formers, S. 251 ff (D.H. Solomon, John Wiley & Sons, Inc., 1967) und in den darin zitierten Literaturstellen beschrieben, deren Offenbarungsgehalt durch diese Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.

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Diese warmhärt baren Acrylpolymere sind z.B.: (I) Acrylmischpolymere mit reaktionsfähigen funkt ioneilen Resten, die untereinander reagieren können und eine Vernetzung untereinander bewirken können; (II) Acrylmischpolymere mit reaktionsfähigen funktionellen Resten, denen man ein geeignetes verträgliches Vernetzungsmittel zufügt, das mit den funktionellen Resten reagiert und ein Vernetzen bewirkt; und (III) eine Mischung von zwei Polymeren, die vernetzbare funktionelle reaktionsfähige Reste enthalten.

Typischerweise sind die Reaktionen, die beim Vernetzen der warmhärtbaren Acrylpolymeren auftreten, Reaktionen zwischen beispielsweise: funktionellen Epoxidresten und funktionellen Aminresten; funktionellen Epoxidresten und funktionellen Säureanhydridresten; funktionellen Epoxidresten und funktionellen Carboxylresten, einschließlich von phenolischen Hydroxyresten; funktionellen Epoxidresten und N-Methylolresten oder N-Methylolätherresten; funktionellen Carboxylresten und funktionellen Resten von N-Methylol oder N-Methyloläther; wechselseitige Reaktion zwischen Carboxyl- und Isocyanatresten; Reaktionen zwischen Hydroxylresten, z.B. Polyolresten und Isocyanatresten; und Reaktionen zwischen Aminresten und N-Methylolresten oder N-Methylolätherresten. Im allgemeinen liegt in den Harzmischungen das Acrylpolymere als Hauptanteil bzw. in einem größeren Anteil vor, d.h. von mehr als 50 Gew.-Ji und typischerweise liegt es in einer Menge von mehr als etwa 70 Gew.-# vor. Den benötigten funktionellen Rest im Acrylmischpolymeren, das die Grundlage für das warmhärtbare Acrylpolymere bildet, erzielt man, indem man bei der Mischpolymerisation ein Monomeres verwendet, das den benötigten reaktionsfähigen funktionellen Rest für die Polymerkette liefert. Im allgemeinen liegt dieses mischpolymerisierbare Monomere, das den funktionellen Rest liefert, in geringen Mengen vor, d.h. im Bereich von 25 Gew.-% oder weniger, und typischerweise von etwa 1 bis 20 Gew.-# der Masse des Monomeren, das polymerisiert wird. Beispiele für diese Monomeren, die funktionelle Reste liefern, sind Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat,

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Allylglycidyläther, Dimethylaminoäthylmethacrylat, Vinylpyridin, t-Butylamiooäthylmethacrylat, Maleinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid, Allylalkohol, Monoallyläther von PoIyolen, Hydroxyäthylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat, Acrylamid, Methacrylamid, Maleinamid, N-Methylolmethaorylamid, Vinyl is ocya net und Allylisocyanat. Im allgemeinen sind das andere Monomere, das man zusammen mit dem Monomeren polymerisiert, das den funktionellen Rest liefert, Acrylsäureester mit einem niederen Alkylrest (C_1-2~^Alkyl^res'^fc) oder Mischungen davon, z.B. Methylacrylat, Äthylacrylat, Methylmethacrylat, Äthylmethacrylat, Styrol oder Mischungen davon in einer Menge im Bereich von etwa 75 bie etwa 99 Teilen und typischerweise von etwa 80 bis etwa 97 Teilen.

Diese Emulsionen des warmhärtbaren Acrylpolymeren sind im Handel erhältlich (von Rohm * Haas, Philadelphia, Pa. als Rhoplex). Im allgemeinen enthalten diese Emulsionen etwa 40 bis etwa 55 % Feststoff. Beim Ansetzen der Grundierungszusammensetzungen erwies sich jedoch als wünschenswert, daß die Zusammensetzungen etwa 1 bis etwa 10 Gew.-^ Feststoff enthalten. Demgemäß ist es im allgemeinen notwendig, diese im Handel erhältlichen Emulsionen durch Zugabe von Wasser zu verdünnen.

Ein weiterer Bestandteil der Grundierungszusammensetzungen gemäß der Erfindung ist ein Hydroxyäther. Diese Hydroxyäther werden durch die nachstehende allgemeine Formel dargestellt:

R¹ - 0 - R² - OH III.

worin R einen Alkylrest mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen

ρ
bedeutet und R einen Alkylidenrest mit etwa 1 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei die Summe der Kohlenstoffatome, die 10 beträgt.

1 2
atome, die in den Westen R und R vorhanden sind, 3 bis etwa

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Im allgemeinen enthält die Grundierungszusammensetzung gemäß der Erfindung etwa 1 bis etwa 10 Gew.-% Acrylfeststoffe, etwa 20 bis etwa 45 Gew.-# Hydroxyäther und etwa 45 bis etwa 79 Gew.-% Wasser. Bas Vorhandensein des genannten Hydroxyäthers in einer Menge von etwa 20 bis etwa 45 Gew.-# (bezogen auf die Grundierungszusammensetzung) ist wesentlich für die zufriedenstellende Leistung der Grundierungszusammensetzung zur Bildung einer wirksamen Grundierungsschicht. Wenn kein Hydroxyäther vorliegt, oder wenn eine Menge an Hydroxyäther von weniger als etwa 20 Gew.-# vorliegt, fließt die Grundierungszusammensetzung nicht gleichmäßig oder eben über das Polycarbonatsubstrat, d.h. es besteht eine ungleichmäßige Verteilung der Zusammensetzung über das Substrat mit Überschußkonzentrat ionen der Zusammensetzung in bestimmten Bereichen und einem völligen Fehlen der Grundierungszusammensetzung in anderen Bereichen. Dadurch wird eine uneben verteilte und ungleichmäßige Grundierungsschicht gebildet, die ihrerseits eine verschlechterte Haftung des Silikondecküberzugs und ein gestreiftes Aussehen des Endproduktes ergibt. Wenn zu viel Hydroxyäther vorhanden ist, d.h. Mengen von mehr als etwa 45 Gew.-^, tritt ein Koagulieren und Ausfallen der Acrylfeststoffe ein.

Die Konzentration der Acrylpolymerfeststoffe in der Grundierungsemulsionszusammensetzung ist ferner im allgemeinen ziemlich wichtig. Organopolysiloxandecküberzüge, die man auf warmgehärtete Acrylgrundierungen aufgebracht hat, welche man aus Grundierungsemulsionszusammensetzungen erhalten hat, welche weniger als etwa 1 oder mehr als etwa 10 Gew.-# warmhärtbares Acrylpolymeres enthielten, neigen im allgemeinen dazu, eine bemerkenswerte Abnahme der Haltbarkeit der Haftung, besonders nachdem sie der Verwitterung ausgesetzt waren, und der Abriebfestigkeit aufzuweisen, im Vergleich zu Organopolysiloxandecküberzügen, die man auf warmgehärtete Acrylgrundierungen aufgebracht hat, welche man aus Grundierungsemulsionszusammensetzungen erhalten hat, die etwa 1 bis etwa 10

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Gew.-56 eines warmhärtbaren Acrylpolymeren enthielten. Grundierungsemulsionszusammensetzungen mit einem Gehalt von etwa 2 bis etwa 6 Gew.-^ an warmhärtbarem Acrylpolymeren sind bevorzugt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bringt man eine dünne Schicht der Grundierungszusammensetzung auf das Polycarbonatsubstrat nach einer beliebigen bekannt enMethode auf, wie z.B. durch Sprühen, Eintauchen, Aufwalzen oder Walzenbeschichtung usw. Im allgemeinen bringt man die Grundierungszusammensetzung in einer Menge auf, die ausreicht, einen gehärteten Grundierungsfilm von etwa 0,25 bis etwa 2,5 pm (etwa 0,01 bis 0,1 mil) Dicke, vorzugsweise etwa 0,50 bis etwa 2,00 pm (etwa 0,02 bis etwa 0,08 nd.1) Dicke zu erzielen. Das Wasser und den Hydroxyäther dampft man danach ab, z.B. durch Trocknen an der Luft oder mildes Erwärmen,und erhält eine ebene und gleichmäßige feste Schicht aus dem warmhärtbaren Acrylpolymeren. Dieses Acrylpolymere härtet man danach bzw. härtet es warm durch Erwärmen bei einer Temperatur von etwa 90 bis etwa 130 ⁰C und bildet dadurch eine gehärtete Grundierungsschicht.

Den Organopolysiloxandecküberzug bringt man auf diese gehärtete Grundierung auf. Bei der Aueführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bringt man eine Organopolysiloxandecküberzugszusammensetzung mit einem Gehalt an einem weiter härtbaren Organopolysiloxan auf die gehärtete Grundierung auf, zieht beliebige flüchtige lösungsmittel ab, die in der Decküberzugszusammensetzung vorhanden sein können, hinterläßt dadurch eine feste Schicht mit einem Gehalt an dem genannten weiter härtbaren Organopolysiloxan, härtet danach das genannte weiter härtbare Organopolysiloxan und bildet einen warmgehärteten Organopolysiloxandecküberzug.

Das Organopolysiloxan, das man beim Ansatz des Silikondecktiberzuges verwenden kann, den man auf die genannte gehärtete Grundierungszusammensetzung aufbringt, ist im allgemeinen ein Silan aus der aus Silanen mit der nachstehenden Formel

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)₄__a IV

und Silanen der nachstehenden Formel

R⁵ _bSi(OCOB⁶)₄__b V

und ihren Produkten der teilweisen Hydrolyse und Kondensation bestehenden Gruppe,

worin R und R* aus der aus einwertigen Kohlenwaseerstoffresten und halogenierten einwertigen Kohlenwaseerstoffresten bestehenden Gruppe ausgewählt sind und vorzugsweise einen Alkylrest mit 1 bis etwa 5 Kohlenstoffatomen oder einen Phenylrest bedeuten; worin a O oder 1 bedeutet; und R^ und R einwertige Kohlenwasserstoffreste oder halogenierte einwertige Kohlenwasserstoffreste bedeuten, jedoch vorzugsweise Alkylreste mit 1 bis etwa 8 Kohlenstoffatomen und Phenylreste bedeuten; und b von O bis 2 variieren kann. Die genannten Silane oder die Produkte der teilweisen Hydrolyse und Kondensation derartiger Silane bringt man mit einem Feststoffgehalt von etwa 10 bis etwa 100 % auf, wobei das Lösungsmittel Wasser oder ein organisches Lösungsmittel ist, vorzugsweise ein Alkenol. Eine derartige Silandecküberzugszusammensetzung läßt man danach bei einer Temperatur von etwa 20 bis etwa 150 ⁰C härten. Die Silikondecküberzugszusammensetzung härtet man vorzugsweise bei einer erhöhten Temperatur und bewirkt ein sauberes Härten, aber die Temperatur sollte unterhalb der Glasumwandlungstemperatur des Polycarbonate liegen.

Derartige alkoxylierteund acyloxyfunktioneile Silane sind bekannte Stoffe auf dem Gebiet der Silikonherstellung und leicht erhältlich. Daher sind beispielsweise diese Silane in den US-PSen 3 720 699, 3 650 808 und 3 701 753 erwähnt.

Das sind nicht die einzigen Silikondecküberzüge, die man zusammen mit der Grundierungszusammensetzung gemäß der Erfindung verwenden kann. Andere Silikone, die man hydrolysie-

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ren oder in einem Lösungsmittel teilweise auflösen kann, so daß man den ganannten Feststoff gehalt von 10 bis 100 $> Feststoff erhält, sind beispielsweise Silikonharze, die aus trifunktionellen und bifunkt ioneilen Einheiten zusammengesetzt sind; Silikonharze, die aus trifunktionellen Einheiten, d!funktionellen Einheiten und tetrafunktionellen Einheiten zusammengesetzt sind, wobei man die Beste der organischen Substituenten in den trifunktionellen Einheiten aus der Gruppe der C, «-Alkylreste auswählen kann, vorzugsweise der Methyl-, Phenyl- und Vinylreste, und worin man die Reste der organischen Substituenten in den difunktionellen Siloxyeinheiten wiederum aus der Gruppe der C₁ o-Alkylreste, Vinylreste und Fhenylreste auswählen kann. Derartige Silikonharze weisen im allgemeinen ein Verhältnis des organischen Anteils zum Siliciumanteil von 1:1 bis 1,9:1 auf; sie können einen Silanolgehalt aufweisen, der von etwa 4 bis etwa 10 Gew.-$> variiert, und können gegebenenfalls einen Alkoxygehalt aufweisen, der von 2 bis 4 % variiert. Die Herstellung derartiger Silikonharze, die man als Decküberzüge gemäß der Erfindung verwenden kann, ist beispielsweise in den üS-PSen 3 375 223, 3 435 001, 3 450 672, 3 790 527, 3 832 319, 3 865 766, 3 887 5H und 3 925 276 (alle von Duane F. Merrill) beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß derartige Silikonharze nicht die bevorzugten Materialien für den Silikondecküberzug gemäß der Erfindung sind. Die genannten Alkoxysilane der Formel IV und die genannten Silane mit funktioneilen Acyloxygruppeη der Formel V sind bevorzugt. Andere bekannte Silikondecküberzugszusammensetzungen für Metalle, Kunststoffe, Keramik und Glas kann man zusammen mit der Grundierungszusammensetzung gemäß der Erfindung verwenden.

Beim Ansatz der Organopolysiloxandecküberzugszusammensetzung gemäß der Erfindung kann man das Organopolysiloxan aus den genannten Silanen herstellen oder als ein weiter härtbares Organopolysiloxan von verschiedenen Herstellern in im Handel

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erhältlicher Form kaufen. Wenn man das Organopolysiloxan aus den Gilanverbindungen herstellt, kann man es im allgemeinen in den Organopolysiloxandecküberzug mit der nachstehenden allgemeinen Methode umwandeln. Die Organosilanverbindung oder -verbindungen hydrolysiert man im allgemeinen bei Temperaturen von etwa 20 bis etwa 50 ⁰C für einen Zeitraum von etwa 1 bis etwa 10 h in Gegenwart von Wasser. Im allgemeinen hält man die Mischung bei vermindertem Druck bei Temperaturen von 20 bis etwa 100 ⁰C für einen Zeitraum,der ausreicht, das Nebenprodukt Alkohol und den Wasserüberschuß zu entfernen. Das beeinflußt ferner die weitere Kondensation des Produktes und ergibt ein warmhärtbares Organopolysiloxan. Dieses teilweise kondensierte Organopolysiloxan löst man danach in einem organischen Lösungsmittel,z.B. einem polaren Lösungsmittel, beispielsweise Dioxan, Methanol, Äthanol, Butanol, Aceton, Äthylacetat, Benzol, Xylol, Toluol, usw. Das warmhärtbare Organopolysiloxan härtet man danach teilweise, z.B. bei einer Temperatur von etwa 90 bis etwa 140 ⁰C. Dieses vorgehärtete, weiter härtbare Organopolysiloxan bringt man danach als eine Überzugszusammensetzung, die etwa 5 bis etwa 50 Gew.-^ Organopolysiloxan und etwa 50 bis etwa 95 Gew.-% des genannten Lösungsmittels enthält, auf das grundierte Polycarbonat mit einer beliebigen der üblicherweise verwendeten,genannten Methoden auf. Nachdem man die Überzugszusammensetzung auf das grundierte Polycarbonat aufgebracht hat, dampft man das Lösungsmittel ab, härtet das Organopolysiloxan in der Wärme und erhält einen warmgehärteten Organopolysiloxanüberzug auf dem grundierten Polycarbonat.

Wenn man den Organopolysiloxanüberzug aus einem im Handel erhältlichen weiter härtbaren Organopolysiloxan aufbringen will, wendet man die nachstehende Methode an. Eine Organopolysiloxanüberzugszusammensetzung stellt man her, indem man zu einem im Handel erhältlichen weiter härtbaren Organopolysiloxan genügend organisches Lösungsmittel zugibt, so daß man eine Überzugszusammensetzung mit einem Gehalt von etwa 5 bis etwa 85 Gew.-^ des weiter härtbaren Organopolysiloxans und

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etwa 15 bis etwa 95 Gew.-% des organischen Lösungsmittels erhält. Diese Oberzugszusammensetzung bringt man danach mit einer beliebigen üblichen Methode, z.B. Eintauchen, Sprühen, Aufwalzen, Bürsten usw. auf das grundierte Polycarbonat auf. Das Lösungsmittel dampft man danach ab, härtet das weiter härtbare Organopolys11oxaη in der Wärme und erhält einen warmgehärteten Organopolysiloxanüberzug auf dem grundierten Polycarbonat.

Zusätzlich zu dem weiter härtbaren Organopolysiloxan und dem Lösungsmittel kann die Organopolysiloxanüberzugszusammensetzung ferner Härtungsmittel für das Organopolysiloxan, die die Härtungsgeschwindigkeit bei einer beliebig ausgewählten Temperatur beschleunigen; Füllstoffe, beispielsweise Glas, Glimmer, Talk, Silikate und Siliciumdioxid, wie z.B. kolloidales Siliciumdioxid; Mattierungsmittel, oberflächenaktive Mittel, thixotrojpe Mittel und UV-Absorptionsmittel enthalten. Selbstverständlich können diese gegebenenfalls vorhandenen Zusatzstoffe öur in einer Menge und in einer Art vorliegen, daß sie nicht'das Härten des Organopolysiloxans öder die physikalischen und chemischen Eigenschaften, z.B. die Lichtdurchläse igke$t bzw. Nicht-Undurchsichtigkeit (nonopaqueness), Hitzfestigkeit, Abriebfestigkeit und chemische Beständigkeit: und die Härte des gehärteten Überzugs beeinflussen. ·

Demgemäß umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren die Stufen: (I) Man bringt! auf ein Polycarbonatsubstrat eine Grundierungsemuls ions zusammensetzung auf, die (a) etwa 1 bis etwa 10 Gew. -$> eines warmhärttoaren Acrylpolymeren, (b) etwa 20 bis etwa 45 Gew.-eines Hydroxyäthers und etwa 45 bis etwa 79 Gew.-^ Wasser enthält; (II) man; dampft das Wasser und den Hydroxyäther aus der genannten Zusammensetzung ab und hinterläßt eine feste Schicht aus dem genannten warmhärtbaren Acrylpolymeren; (III) man härtet warm das genannte warmhärtbare Acrylpolymere und bildet dadurch eine Grundierungsschicht aus einem warmgehärteten Acrylpolymeren; (IV) man bringt eine Decküberzugszusammen-

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Setzung, die ein weiter härtbares Organopolysiloxan enthält, auf das genannte grundierte Polycarbonat auf; (V) man dampft beliebige flüchtige Lösungsmittel ab, die in der genannten Dectcüberzug8zusammensetzung vorhanden sind, und hinterläßt eine feste Schicht aus dem genannten weiter härtbaren Organopolysiloxan; und (VI) man härtet das weiter härtbare Organopolysiloxan.

Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Herstellung eines gleichmäßigen, haltbaren und zäh haftenden ritz-, kratz- und abriebfesten und gegen chemische Lösungsmittel beständigen Organopolysiloxanüberzugs auf einem Polycarbonatsubstrat. Das Verfahren umfaßt (I) das Aufbringen einer Grundierungszusammensetzung, die eine Emulsion mit einem warmhärtbaren Acrylpolymeren und einem Hydroxyäther enthält, auf ein Polycarbonatsubstrat; (II) das Härten des warniiärtbaren Acrylpolmeren zur Bildung einer warmgehärteten Acrylgrundierungsschicht auf dem genannten Substrat; (III) das Aufbringen einer Decküberzugszusaramensetzung, die ein weiter härtbares Organopolysiloxan enthält, auf das genannte grundierte Substrat; und (IV) das Härten des genannten weiter härtbaren Organopolys iloxans.

Nachstehend wird die Erfindung durch Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Eine im Handel erhältliche Emulsion eines warmhärtbaren Acrylpolymeren (46,5 bis 47_t5 $> Feststoff in Wasser) verdünnte man mit genügend Wasser und Butoxyäthanol, so daß man eine Grundierungsemulsionszusammensetzung mit einem Gehalt an 1 Gew.-% Feststoff in einem Wasser/Butoxyäthanol-System dispergiert erhielt, das ein Verhältnis von 35 Gewichtsteilen Butoxyäthanol auf 65 Gewichtsteile Wasser aufwies. Eine derartige im Handel erhältliche Emulsion eines warmhärtbaren Acrylpolymeren ist von Rohm & Haas, Philadelphia, Pa. als

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Rhoplex AC-658 erhältlich.

Diese Grundierungsemulsionszusammensetzung brachte man durch Fließen als Überzug (is flow coated) auf klare, allgemein bzw. durchgehend steife Polycarbonattafeln von 15,2 χ 20,3 χ 0,63 cm (6^W χ 8" χ 1/4") auf, wobei man das genannte Polycarbonat aus einem Diphenolmonomeren, wie z.B. Bisphenol-A (2,2'-bis-(4-hydroxyphenyl)-propan) gewonnen hatte. Die überzogene PoIycarbonattafel trocknete man danach an der Luft und dampfte das Wasser und das Butoxyäthanol ab. Nach dem Trocknen an der luft brannte bzw. trocknete man die Tafel bei 120 ⁰C 1 h lang und härtete das warmhärtbare Acry!polymere. Die erhaltene warmgehärtete Acrylgrundierungsschicht war etwa 0,25 pm (0,01 mil) dick.

Die grundierte Polyoarbonattafel überzog man danach durch Fließen (flow coated) mit einer im Handel erhältlichen Organopolysiloxanzusammensetzung (einer Zusammensetzung mit 27 $> Feststoffgehalt, die die Produkte der Hydrolyse und teilweisen Kondensation von Methyltriäthoxysilan enthielt, in einem Lösungsmittelsystem von Tetrahydrofuran, Äthoxyäthanol, Äthanol und Butanol). Eine derartige im Handel erhältliche weiter härtbare Organopolysiloxanzusammensetzung ist von Resart-Ihm AG, Mainz, Bundesrepublik Deutschland, als Resarix SF/PC erhältlich. Die mit einem Decküberzug versehene grundierte Polycarbonattafel trocknete man an der Luft, dampfte die Lösungsmittel aus der Decküberzugszusammensetzung ab und brannte sie danach bei 120 ⁰C 1 h lang und härtete das weiter härtbare Organopolysiloxan. Diese grundierte, mit einem Decküberzug versehene Polycarbonattafel unterwarf man danach einem Test auf angerissene Haftung (scribed adhesion test) und einem Abriebtest, und die Ergebnisse sind in Tabelle I gezeigt. Der Test auf angerissene Haftung besteht darin, daß man ein Werkzeug mit mehreren Klingen (multiple blade tool) verwendet und parallele Kerben mit etwa 1 mm Abstand durch den Überzug in das Substrat schneidet, dit Probe um 90 ° dreht und das Schneiden wiederholt, wodurch man ein Gittermuster von 1 mm

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großen Quadraten in den Überzug schneidet, und daß man ein Klebeband auf dem kreuzweise schraffierten Bereich aufbringt und das Band rasch abzieht. Eine Probe versagt im Haftungstest, wenn irgendeines der Quadrate im Muster abgezogen wird. Der Abriebtest ist ein Test, bei dem man itesttafeln, in deren Mitte man ein Loch von 0,63 cm(i/4in) Durchmesser geschnitten hat, mit einem Taber-Abriebgerät (Taber Abraser) behandelt. Das Taber-Abriebgerät ist mit CS-10F-Rädern ausgestattet, die man alle 200 Umdrehungen auf ihre Oberfläche wieder abschleift (resurfaced), indem man sie 25 Umdrehungen lang auf einer S-11-Nachschleifscheibe abschleift. Die Gewichte, die man in Kombination mit den CS-10F-Rädern verwendet, sind 500 g-Gewichte. Man macht Anfangsmessungen der Trübung in Prozent an vier Stellen entlang der zukünftigen Abriebspur der Probe, wobei man ein Gardner-Trübungsmeßgerät verwendet. Die Probe schleift man 100, 300 und 500 Umdrehungen lang ab, reinigt sie mit leopropanol und mißt danach wieder die Trübung in % an den gleichen vier Stellen. Die vier Differenzen in der

Trübung (#) berechnet man, nimmt den Mittelwert und erhält Del ta -56 Trübung.

Beispiel 2

Eine Acrylpolymeremulsion (Rhoplex

AC-658) verdünnte man mit genügend Wasser und Butoxyäthaηöl, so daß man eine Grundierungsemulsionszusammensetzung mit einem Gehalt an 2 Gew.-% Feststoff dispergiert in einem Wasser/Butoxyäthanol-System erhielt, das ein Verhältnis von 35 Gewichtsteilen Butoxyäthanol zu 65 Gewichtsteilen Wasser aufwies.

Diese Grundierungsemulsionszusammensetzung brachte man durch Fließen als Überzug auf klare, durchwegs steife PoIycarbonattafeln von 15,2 χ 20,3 x 0,63 cm (6" χ 8" χ 1/4") auf. Die überzogenen Polycarbonattafeln trocknete man danach an der Luft und dampfte das Wasser und das Butoxyäthanol ab. Nach dem Trocknen an der Luft brannte man die Tafeln bei

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120 ⁰C 1 h lang und härtete das warmhärtbare Acrylpolymere.

Die erhaltene warmgehärtete Acrylgrundierungsschicht war 0,25 [im

(0,01 mil) dick.

Sie grundierte Polycarbonattafel überzog man danach durch Fließen mit der gleichen Zusammensetzung (Resarix SF/PC), die ein weiter härtbares Organopolysiloxan enthielt, wie in Beispiel 1. Die mit einem Decküberzug versehene, grundierte Polycarbonattafel trocknete man an der Luft, dampfte die Lösungsmittel aus der Decküberzugszusammensetzung ab, brannte sie danach bei 120 ⁰C 1 h lang und härtete das weiter härtbare Organopolysiloxan. Diese grundierte, mit einem Decküberzug versehene Polycarbonattafel unterwarf man den genannten Tests auf Abrieb und angerissene Haftung, und die Ergebnisse sind in Tabelle I gezeigt.

Beispiel 3

Eine gleiche Acrylpolymeremulsion wie in Beispiel 2 (Rhoplex AC-658) verdünnte man mit genügend Wasser und Butoxyäthanol und erhielt eine Grundierungsemulsionszusammensetzung mit einem Gehalt Von 4 Gew.-^ Feststoff dispergiert in einem Wasser/Butoxyäthanol-System, das ein Verhältnis von 35 Gewichtsteilen Butoxyäthanol zu 65 Gewichtsteilen Wasser aufwies.

Diese Grundierungsemulsionszusammensetzung brachte man durch Fließen als Überzug auf eine klare,durchgehend steife Polycarbonattafel von 15,2 χ 20,3 x 0,63 cm (6" χ 8" χ 1/4") auf. Die überzogene Polycarbonattafel trocknete man danach an der Luft und dampfte das Wasser und Butoxyäthanol ab. Nach dem Trocknen an der Luft brannte man die Tafel bei 120 ⁰C 1 h lang und härtete das warmhärtbare Acrylpolymere. Die erhaltene warmgehärtete Acrylgrundierungsschicht war 0,50 um (0,02 mil) dick.

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Die grundierte Polycarbonattafel tiberzog man danach durch Fließen mit der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 (Resarix SP/PC), die ein weiter härtbares Organopolysiloxan enthielt. Die mit einem Decküberzug versehene grundierte Polycarbonattafel trocknete man an der Luft, dampfte die Lösungsmittel aus der Decküberzugszusammensetzung ab, brannte sie danach bei 120 ⁰C 1 h lang und härtete das weiter härtbare Organopolysiloxan. Diese grundierte mit einem Decküberzug versehene Polycarbonattafel unterwarf man danach den genannten Teste auf Abrieb und angerissene Haftung, und die Ergebnisse sind in Tabelle I gezeigt.

Beispiel 4

Auf eine klare durchgehend steife Polycarbonattafel von 15,2 χ 20,3 x 0,63 cm (6" χ 8" χ 1/4") brachte man durch Fließen eine Zusammensetzung gemäß Beispiel 1 (Resarix SF/PC) auf, die ein weiter härtbares Organopolysiloxan enthielt. Die überzogene Polycarbonattafel trocknete man an der Luft, dampfte die Lösungsmittel aus der Decküberzugszusammensetzung ab, brannte sie danach bei 120 ⁰C 1 h lang und härtete das weiter härtbare Organopolysiloxan. Diese ungrundierte, mit einem Decküberzug versehene Polycarbonattafel unterwarf man danach den beschriebenen Tests auf Abrieb und angerissene Haftung, und die Ergebnisse sind in Tabelle I gezeigt.

	Tabelle I	t $> Trübung/ 100 Umdre hungen	% Trübung/ 300 Umdre hungen	i> Trübung/ 500 Umdre hungen
Beispiel Nr.	Haftungstesi	0,7	3,9	11,2
1	bestanden	0,8	3,7	10,7
2	bestanden	0,6	3,2	8,8
3	bestanden	1,0	10,3	32,0
4	versagt

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Wie a,U8 Tabelle I ersichtlich ist, zeigten die Organopolysiloxandecktiberzüge, die man auf Polycarbonattafeln aufgebracht hatte, welche oan mit de* erfindungegemäBen Verfahren grundiert hatte, eine verbessert« Haftung uod ein« erhöhte Abriebfestigice it im Vergleich zu OrganopolyelloxatidectcüberzUgen, die man auf ungrundierte Polycarbonattafeln aufgebracht hatte.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung eines Polycarbonatgegenstandes mit verbesserter Kratz-, Abrieb- und Ritzfestigkeit und verbesserter Beständigkeit gegen chemische Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet ,da Q man

(I) auf ein Polycarbonatsubstrat eine Grundierungsemulsionszusammensetzung aufbringt, die (a) etwa 1 bis etwa 10 Gew.-# eines warmhärtbaren Acrylpolymeren, (b) etwa 20 bis etwa 45 Gew.-4> eines Hydroxyäthers und (c) etwa 45 bis etwa 79 Gew.-i» Wasser enthält oder daraus besteht;

(II) einen wesentlichen Anteil des Wassers und des Hydroxyäthers aus der genannten Grundierungsemulsionszusammensetzung abdampft und eine im wesentlichen feste Schicht bildet, die ein warmhärtbares Aery!polymeres enthält oder daraus besteht;

(III) das genannte warmhärtbare Acrylpolymere warm härtet und eine warmgehärtete Acrylgrundierungsschicht bildet;

(IV) auf die genannte gehärtete Grundierungsschicht eine Secküberzugszusammensetzung aufbringt, die ein weiter härtbares Organopolysiloxan enthält oder daraus besteht;

(V) einen wesentlichen Anteil beliebiger Lösungsmittel abdampft, die in der genannten Decküberzugszusammensetzung vorhanden sind, und eine Schicht bildet, die das weiter härtbare Organopolysiloxan enthält oder daraus besteht; und

(VI) das weiter härtbare Organopolysiloxan härtet und einen gehärteten Organopolysiloxandecküberzug bildet.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Hydroxyäther der nachstehenden allgemeinen Formel verwendet:

: R - ο - R¹ - oh

worin R einen Alkylrest mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen bedeutet und R einen Alkylidenrest mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei die Summe der Kohlenstoffatome, die in
trägt.

die in den-Resten R und R vorhanden sind, 3 bis etwa 10 be-
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Butoxyäthanol als Hydroxyäther verwendet.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als weiter härtbares Organopolysiloxan das Produkt der Hydrolyse und teilweisen Kondensation eines Alkyltrialkoxysilans verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

^: daß man Methyltrialkoxysilan als Alkyltrialkoxys^lan verwendet.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Flachmaterial als Polycarbonatgegens^tand verwendet.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man ein transparentes Flachmaterial verwendet.
S. Verfahren zur Herstellung eines gleichmäßigen und zäh haftenden teratz-, ritz- und abriebfesten, gegen chemische Lösungsmittel beständigen Organopolysiloxanüberzugs auf einem Polycarbonajtgegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß man (I) auf diie Oberfläche eines Polycarbonatsubstrates eine Grundierungsemulsionszusammensetzung aufbringt, die (a) etwa

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1 bis etwa 10 Gew.-% eines warmhärtbaren Acrylpolymeren, (b) etwa 20 bis etwa 45 Gew.-$> eines Hydroxyäthers und (c) etwa 45 bis etwa 79 Gew.-^ Wasser enthält oder daraus besteht;

(II) einen wesentlichen Anteil des Wassers und des Hydroxyäthers aus der genannten Grundierungsemulsionszusammensetzung abdampft und eine Schicht bildet, die ein warmhärtbares Aery !polymeres enthält oder daraus besteht;

(III) das genannte warmhärtbare Acrylpolymere warm härtet und eine warmgehärtete Acrylgrundierungsschicht bildet;

(IV) auf die genannte gehärtete Grundierungsschicht eine Decküberzugszusamraensetzung aufbringt, die ein weiter härtbares Organopolysiloxan enthält oder daraus besteht;

(V) einen wesentlichen Anteil beliebiger Lösungsmittel abdampft, die in der genannten Decküberzugszusammensetzung vorhanden sind, und eine Schicht bildet, die das weiter härtbare Organopolysiloxan enthält oder daraus besteht; und

(VI) ferner das genannte Organopolysiloxan härtet und einen gehärteten Organopolysiloxanüberzug bildet.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Hydroxyäther der nachstehenden allgemeinen Formel verwendet:

R - 0 - R¹ - OH

worin R einen Alkylreat mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen bedeutet und R einen Alkyl idenrest mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei die Summe der Kohlenstoffetome, die in den Resten R und R vorhanden sind, 3 bis etwa 10 beträgt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man Butoxyäthanol als Hydroxyäther verwendet.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als weiter härtbares Organopolysiloxan

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das Produkt der Hydrolyse und teilweisen'Kondensation eines Alkyltrialkoxysilans verwendet. ^:
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man Methyl tr ialkoxys ilan als Alkyl tr jLalkoxystlan verwendet. \
13. Verfahren nach einem der Ansprüche;8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Flachmateriai als Polycarbonat-

gegenstand verwendet. '.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man ein transparentes Flachmaterial verwendet.

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