DE19756906A1 - Composition containing film forming alkoxysilane sol, aluminum or zirconium halide and a crosslinkable compound - Google Patents

Composition containing film forming alkoxysilane sol, aluminum or zirconium halide and a crosslinkable compound

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Abstract

A coating agent for textile or polymeric materials comprises a film forming alkoxysilane based sol, aluminum or zirconium halide and a crosslinkable compound. A coating agent (I) for textile or polymeric materials comprises: (A) a film forming organosol, formed by cohydrolysis of (A1) a tetraalkoxysilane of formula Si(OR<1>)4 (1), (A2) a trialkoxy silane of formula R<2>Si(OR<1>)3 (2) and/or (A3) a dialkoxysilane of formula R<3>2Si(OR<1>)2 (3) in an organic solvent; (B) an aluminum or zirconium halide in an aqueous organic solvent and (C) a crosslinkable compound with at least 2 hydroxy groups. R<1> and R<3> = 1-4C alkyl; R<2> = 1-18C alkyl or fluoroalkyl or an epoxy functionalized alkyl or cycloalkyl. An Independent claim is included for a coating process using (I) by production of (A) by cohydrolysis in an organic solvent, addition of (B) and (C) dissolved in aqueous alcohol, coating a material, drying and hardening of the layer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsmittel insbesondere für textile oder polymere Materialien, das zur Modifizierung des Absorptions- und Reflexionsverhaltens sowie zur Verbesserung der physikalisch-mechanischen Eigenschaften der beschichteten oder imprägnierten Materialien eingesetzt werden kann.The invention relates to a coating composition, in particular for textile or polymeric materials used to modify the Absorption and reflection behavior as well as for improvement the physical-mechanical properties of the coated or impregnated materials can be used.

Es ist allgemein bekannt, daß derzeit zahlreiche Formteile und Gebrauchsgegenstände aus polymeren Kunststoffen mit Überzügen ausgestattet werden, um sie vor mechanischen oder chemischen Schäden zu schützen. Dabei ist eine wichtige Forderung, daß die Überzüge hart, abriebfest und ökologisch unbedenklich sein sol­ len. Diese Forderung wird von den handelsüblichen organischen Lacküberzügen nur unzureichend erfüllt. Eine Beschichtung mit anorganischen Überzügen erforderte bislang eine aufwendige Va­ kuumtechnik. Die Temperaturen bei solchen Verfahren sind sehr hoch, so daß eine Anwendung für organische Substrate nur bedingt möglich ist. Außerdem ist diese Technik geräte- und energieauf­ wendig, diskontinuierlich und ungeeignet bei komplizierten geo­ metrischen Körpern. Daher besteht die Forderung nach verbesser­ ten Verfahren zur Oberflächenmodifizierung von polymeren Erzeugnissen.It is generally known that numerous molded parts and Articles of daily use made of polymeric plastics with coatings be equipped to protect them from mechanical or chemical Protect damage. It is an important requirement that the Coatings should be hard, abrasion-resistant and ecologically harmless len. This requirement is from the commercially available organic Paint coatings insufficiently met. A coating with So far, inorganic coatings have required a complex Va vacuum technology. The temperatures in such processes are very high high, so that an application for organic substrates is limited is possible. In addition, this technology is device and energy consuming agile, discontinuous and unsuitable for complicated geo metric bodies. Therefore, there is a need for improvement processes for surface modification of polymers Products.

In ähnlicher Weise ist man in der Textiltechnik bestrebt, die physikalisch-mechanischen Eigenschaften der Gewebe zu verbessern und durch Nachbehandlungen den Geweben vorteilhaftere Eigen­ schaften zu verleihen ("Textilveredlung"). Zu nennen sind hier beispielsweise die Verbesserung der Knitterbeständigkeit, Erzie­ lung einer bestimmten Hydrophobie des Gewebes oder die Errei­ chung einer flammfesten Ausrüstung u.ä. Dazu muß das Substrat entweder durch eine chemische Reaktion und/oder durch Adsorption auf dem Substrat modifiziert werden. Diese Verfahren sind häufig technisch sehr aufwendig, ökologisch nicht unbedenklich oder sehr teuer. Ein weiteres Problem ist im Falle adsorptiver Verfahren eine nicht ausreichend permanente Verankerung auf den Fasermaterialien, so daß die funktionellen Eigenschaften bei Gebrauch nachlassen.In a similar way, one strives in textile technology that to improve the physical-mechanical properties of the fabric and more beneficial properties of the tissues through post-treatments to lend ("textile finishing"). To be mentioned here for example, the improvement of wrinkle resistance, ore a certain hydrophobicity of the tissue or the errei flameproof equipment etc. This requires the substrate either by a chemical reaction and / or by adsorption  be modified on the substrate. These procedures are common technically very complex, ecologically not harmless or very expensive. Another problem is more adsorptive Procedure an insufficient permanent anchorage on the Fiber materials, so that the functional properties Reduce use.

Aufgrund der genannten Mängel ist man bestrebt, neue kostengün­ stige, energiearme, ökologisch vorteilhafte Verfahren zur Ober­ flächenmodifizierung von Geweben und Kunststoffen zu entwickeln, um die Gebrauchswerteigenschaften zu erhöhen. Als neues Verfah­ ren zur Erzeugung dünner Metalloxid-Überzüge auf vakuumfreiem Weg bietet sich die Sol-Gel-Technik an.Because of the shortcomings mentioned, efforts are being made to create new, cost-effective ones Permanent, low-energy, ecologically advantageous processes for the upper to develop surface modification of fabrics and plastics, to increase the utility value properties. As a new procedure for the production of thin metal oxide coatings on vacuum-free The sol-gel technique is an option.

Dazu stellt man durch Hydrolyse von Metallalkoxiden stabile Metalloxid-Sole her (1), die auf beliebigen Trägern durch Auf­ konzentration während der Trocknung dünne Metalloxid-Gelfilme bilden (2), z. B.
To do this, stable metal oxide brines are produced by hydrolysis of metal alkoxides (1), which form thin metal oxide gel films on any supports by concentration during drying (2), e.g. B.

Me(OR)n + n/2 H2O → (MeOm)sol + n ROH (1)
(MeOm)sol → (MeOm)sol (2)
Me (OR) n + n / 2 H 2 O → (MeO m ) sol + n ROH (1)
(MeO m ) sol → (MeO m ) sol (2)

(Me = Metall z. B. Si, Ti, Zr, Sn, Al, R = organischer Rest, z. B. Alkyl, Acyl).(Me = metal e.g. Si, Ti, Zr, Sn, Al, R = organic residue, e.g. B. alkyl, acyl).

Die dabei erhaltenen reinen Metalloxid-Überzüge sind mechanisch nicht sehr stabil, da während der Filmbildungsprozesses ein starker Schrumpfungsprozeß stattfindet und der Vernetzungsgrad gering ist. Aus diesem Grund führen z. B. Imprägnierungen von Textilfasern mit Al2O3-Solen (JP 69017595 und JP 02196884) oder Dispersionen (US 86-824187) oder SiO2-Aquasolen (EP 0095922) zu wenig abriebfesten Beschichtungen.The pure metal oxide coatings obtained in this way are not very stable mechanically, since a strong shrinking process takes place during the film formation process and the degree of crosslinking is low. For this reason z. B. impregnation of textile fibers with Al 2 O 3 sols (JP 69017595 and JP 02196884) or dispersions (US 86-824187) or SiO 2 aquasoles (EP 0095922) too little abrasion-resistant coatings.

Darum versucht man gegenwärtig, durch Modifizierung der Metalloxid-Solstruktur die mechanische Stabilität und Ver­ schleißfestigkeit der gebildeten Metalloxid-Gelfilme zu verbessern. That is why one is currently trying to modify the Metal oxide sol structure the mechanical stability and ver wear resistance of the metal oxide gel films formed improve.  

Ein Weg besteht darin, Gemische unterschiedlicher Metallalkoxide einzusetzen, um miteinander vernetzte Metalloxidgele zu erzeu­ gen, z. B. SiO2 mit Al2O3 (US 5336560 A, US 5324 544 A), mit TiO2 oder ZrO2 (DE 42 17 432 A1) oder deren Kombination (US 5262 362 A). In ähnlicher Weise wird versucht, die Abriebresistenz durch den Zusatz von Al2O3 (US 796 974 A0) oder anderer keramischer Pulver (DE 43 07 665 A1) zu verbessern.One way is to use mixtures of different metal alkoxides to generate cross-linked metal oxide gels, e.g. B. SiO 2 with Al 2 O 3 (US 5336560 A, US 5324 544 A), with TiO 2 or ZrO 2 (DE 42 17 432 A1) or a combination thereof (US 5262 362 A). In a similar way, attempts are made to improve the abrasion resistance by adding Al 2 O 3 (US 796 974 A0) or other ceramic powders (DE 43 07 665 A1).

Ein anderer Weg versucht die organische Modifizierung der Metalloxid-Sole z. B. durch direkte chemische Bindung von Alk­ oxysilangruppen mit Vinylpolymeren (EP 0065388) oder Komposit­ bildung mit unterschiedlichen Polymeren (WO 9301 226, EP 0047160) oder Harzen (EP 497560 A2). Die mechanischen Eigen­ schaften lassen sich deutlich verbessern, wenn man organofunk­ tionalisierte Alkoxysilane (z. B. mit Acrylatgruppen oder Epo­ xidgruppen) cokondensiert und nach der Gelbildung thermisch ver­ netzt. Hierzu wurden z. B. Systeme von Epoxysilanen mit Bispheno­ len (DE 35 20 749 A1) oder Polycarbonsäuren (EP 0407174 B1) als Vernetzer vorgeschlagen. Die auf beiden Wegen erhaltenen Überzü­ ge erfüllen nicht in allen Fällen die Forderungen, die hinsicht­ lich Haftung, Abriebfestigkeit an mechanisch stark beanspruchte Gebrauchsgegenstände sowie an die Lagerstabilität der verwende­ ten Sole gestellt werden.Another way tries the organic modification of the Metal oxide brine z. B. by direct chemical bonding of alk oxysilane groups with vinyl polymers (EP 0065388) or composite formation with different polymers (WO 9301 226, EP 0047160) or resins (EP 497560 A2). The mechanical property can be improved significantly if you use organofunk tionalized alkoxysilanes (e.g. with acrylate groups or epo xidgruppen) co-condensed and thermally ver after gel formation nets. For this purpose, z. B. Systems of epoxysilanes with bispheno len (DE 35 20 749 A1) or polycarboxylic acids (EP 0407174 B1) as Crosslinker suggested. The overlays obtained in both ways ge do not meet the requirements in all cases Lich adhesion, abrasion resistance to mechanically stressed Commodities as well as the storage stability of the use ten brine.

Das praktische Problem besteht darin, daß stark vernetzende Sy­ steme meist geringe Standzeiten aufweisen, da bereits nach der Herstellung der Beschichtungslösungen eine langsame Vernetzung einsetzt, die zu einer zunehmenden Verfestigung vor dem Be­ schichtungsprozeß führt. Andererseits liefern standzeit-stabile Beschichtungslösungen häufig unbefriedigende mechanische Werte, da der Vernetzungsgrad der Schicht unzureichend ist. Dieses Pro­ blem wurde unlängst dadurch gelöst (DE 196 20 668 C1), daß zwei modifizierte Metalloxidsole kombiniert wurden, die erst bei Erwärmung effektiv vernetzt werden. Diese thermisch härtbaren Mehrkomponentenlacke sind für die Beschichtung textiler oder polymerer Materialien aufgrund deren geringen thermischen Stabi­ lität nur beschränkt geeignet.The practical problem is that highly cross-linking Sy systems usually have a short service life, because after the Preparation of the coating solutions slow crosslinking uses that to an increasing solidification before loading layering process leads. On the other hand, they provide stable service life Coating solutions often unsatisfactory mechanical values, because the degree of crosslinking of the layer is insufficient. This pro blem was recently solved (DE 196 20 668 C1) that two modified metal oxide sols were combined that only at Heating can be effectively networked. This thermally curable Multi-component paints are used for the coating of textile or  polymeric materials due to their low thermal stability only suitable to a limited extent.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, neue Möglichkeiten zur Herstellung von Beschichtungsmitteln, insbesondere für textile und polymere Materialien, auf Sol-Gel-Basis zu finden, die eine Langzeitstabilität gewährleisten und trotzdem eine effektive Vernetzung während der Schichtbildung bereits bei Raumtemperatur ermöglichen.The object of the invention is to develop new possibilities Manufacture of coating materials, especially for textiles and polymeric sol-gel based materials that find a Ensuring long-term stability and still effective Crosslinking during layer formation at room temperature enable.

Diese Aufgabe wird durch ein Beschichtungsmittel und ein Verfah­ ren mit den Merkmalen gemäß den Patentansprüchen 1 bzw. 11 ge­ löst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Überraschenderweise konnte diese Aufgabe mit einfachen Mitteln insbesondere dadurch gelöst wer­ den, daß ein Beschichtungsmittel verwendet wird, das aus 3 langstabilen Komponenten besteht (im folgenden als Komponente A, B und C bezeichnet), die unmittelbar vor dem Beschichtungsvor­ gang gemischt werden, und nach der Beschichtung durch eine star­ ke adsorptive Wechselwirkung mit dem Substrat während der Trock­ nungsphase zu einer hervorragenden Haftung und guten physikalisch-mechanischen Eigenschaften führen. Die Erfindung ist nicht auf textile oder polymere Materialien beschränkt, son­ dern bei allen beschichtbaren Materialien anwendbar.This task is accomplished by a coating agent and a process ren with the features according to claims 1 and 11 ge solves. Advantageous embodiments of the invention result from the dependent claims. Surprisingly, this could Task solved with simple means especially by who that a coating agent is used, which consists of 3 long-stable components (hereinafter as component A, B and C) immediately before coating be mixed, and after coating by a star ke adsorptive interaction with the substrate during the dry phase of excellent liability and good lead physical-mechanical properties. The invention is not limited to textile or polymeric materials, son applicable to all coatable materials.

Die Komponente A besteht dabei erfindungsgemäß aus einer Lösung, die durch saure oder alkalisch katalysierte Hydrolyse eines Ge­ misches eines Tetraalkoxysilans Si(OR1)4 (I), eines oder mehrerer Trialkoxysilane R2Si(OR1)3 (II) und/oder eines Dialkoxysilans R3Si(OR1)2 (III) in einem organischen Lösungsmittel gebildet wird. Die 3 Komponenten haben folgende Funktion:
According to the invention, component A consists of a solution which is mixed by acidic or alkaline-catalyzed hydrolysis of a mixture of a tetraalkoxysilane Si (OR 1 ) 4 (I), one or more trialkoxysilanes R 2 Si (OR 1 ) 3 (II) and / or of a dialkoxysilane R 3 Si (OR 1 ) 2 (III) is formed in an organic solvent. The 3 components have the following functions:

  • - das Tetraalkoxysilan (I, R1 = Alkylreste mit 1-4 C-Atomen) erhöht durch Cokondensation mit (II) und (III) die Stabilität und das Standzeitverhalten der Komponente A und verbessert die Schichtqualität,the tetraalkoxysilane (I, R 1 = alkyl radicals with 1-4 C atoms) increases the stability and the service life of component A by co-condensation with (II) and (III) and improves the layer quality,
  • - das Trialkoxysilan R2Si(OR1)3 funktionalisiert durch die Wahl des Restes R2 das Beschichtungsmittel, z. B. R2 = Alkylrest mit 1-18 C-Atomen erhöht die Hydrophobie der Schicht, R2 = Fluoral­ kylrest mit 1-18 C-Atomen verstärkt die schmutz- und wasserab­ weisende Wirkung der Beschichtung, R2 = epoxyfunktionalisierter Alkyl- oder Cycloalkylrest ermöglicht durch die Vernetzung mit Komponente 3 eine zusätzliche thermische Nachhärtung,- The trialkoxysilane R 2 Si (OR 1 ) 3 functionalized by the choice of the radical R 2, the coating agent, for. B. R 2 = alkyl radical with 1-18 C atoms increases the hydrophobicity of the layer, R 2 = fluoro alkyl radical with 1-18 C atoms increases the dirt and water repellent effect of the coating, R 2 = epoxy-functionalized alkyl or cycloalkyl radical enables additional thermal post-curing by crosslinking with component 3,
  • - das Dialkoxysilan R3Si(OR1)2 (III, R3 = Alkylrest mit 1-4 C- Atomen) erhöht die Flexibilität und Elastizität der Beschichtung.- The dialkoxysilane R 3 Si (OR 1 ) 2 (III, R 3 = alkyl radical with 1-4 C atoms) increases the flexibility and elasticity of the coating.

Zur Herstellung der Komponente A werden zur Cohydrolyse vorteil­ haft Gemische aus 10 Gewichtsteilen eines Tetraalkoxysilans (I), 0.1 bis 10 Gewichtsanteile eines oder mehrerer Trialkoxysilane (II) und/oder 0.1 bis 5 Gewichtsteile eines Dialkoxysilans (III) verwendet. Die Hydrolyse kann sowohl durch verdünnte Säuren, z. B. verdünnte Salzsäure, oder verdünnte Alkalien, wie wäßriger Ammoniak oder Natronlauge, katalysiert werden. Als Lösungsver­ mittler können wassermischbare Lösungsmittel wie niedermolekula­ re Alkohole und Ketone, cyclische Ether, Alkylglykole oder Ace­ tonitril verwendet werden.For the production of component A, cohydrolysis is advantageous mixtures of 10 parts by weight of a tetraalkoxysilane (I), 0.1 to 10 parts by weight of one or more trialkoxysilanes (II) and / or 0.1 to 5 parts by weight of a dialkoxysilane (III) used. The hydrolysis can be carried out by dilute acids, e.g. B. dilute hydrochloric acid, or dilute alkalis, such as aqueous Ammonia or caustic soda can be catalyzed. As a solution ver water-miscible solvents such as low molecular weight can re alcohols and ketones, cyclic ethers, alkyl glycols or ace tonitrile can be used.

Die Komponente B besteht erfindungsgemäß aus einem Aluminium- oder Zirkoniumhalogenid, vorzugsweise Aluminiumhydroxidchlorid oder Zirkoniumoxidchlorid, in einem wäßrig-organischen Lösungs­ mittel. Beispielsweise kann man mit Aluminiumhydroxidchlorid (handelsüblich z. B. als Locron S/Clariant) eine 10%ige Lösung in 80% Ethanol herstellen. Die Komponente B hat 3 wichtige Funktionen:
Component B according to the invention consists of an aluminum or zirconium halide, preferably aluminum hydroxide chloride or zirconium oxide chloride, in an aqueous-organic solvent. For example, a 10% solution in 80% ethanol can be prepared with aluminum hydroxide chloride (commercially available e.g. as Locron S / Clariant). Component B has 3 important functions:

  • - die Metallsalze vernetzen bzw. cokondensieren mit der Kompo­ nente A und führen dadurch einer effektiven Verfestigung der Beschichtungen während des Trocknungsprozesses bereits bei Raumtemperatur,- Crosslink or co-condense the metal salts with the compo nente A and thereby lead to an effective consolidation of the Coatings during the drying process Room temperature,
  • - die basischen Metallsalze wirken bekanntermaßen als Beize (insbesondere für textile Flächen) und verbessern die Hafteigen­ schaften der Beschichtung, und ggf. die Färbbarkeit,- The basic metal salts are known to act as stains (especially for textile surfaces) and improve the adhesive dough properties of the coating, and possibly the dyeability,
  • - die Kombination der Komponenten A und B liefert bei einer zu­ sätzlichen Temperung infolge Alumosilikatbildung zu einer weiteren Verbesserung der physikalisch-mechanischen Eigenschaf­ ten (Härte, Abrieb).- The combination of components A and B provides one additional tempering as a result of formation of aluminosilicate  further improvement of the physical-mechanical properties ten (hardness, abrasion).

Die Komponente C besteht erfindungsgemäß aus einer vernetzenden Verbindung mit mindestens 2 Hydroxylgruppen. Als besonders geei­ gnet erwiesen sich Tris-(hydroxymethyl)-propan, 2,2-Bis-(4-hydroxy-phenyl)-propan, Bis-(4-hydroxy-phenyl)-sulfon, Hydroxypropylcellulose oder Poly­ dimethylsiloxandiol. Die genannten Polyole verbessern die Beiz­ wirkung der Metallsalze bei Raumtemperatur und bieten die Mög­ lichkeiten einer thermischen Nachhärtung durch dreidimensionale Vernetzung bei Verwendung epoxidgruppenhaltiger Trimethoxysilane in Komponente A.According to the invention, component C consists of a crosslinking Compound with at least 2 hydroxyl groups. As particularly good Tris (hydroxymethyl) propane proved to be 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, Bis (4-hydroxyphenyl) sulfone, hydroxypropyl cellulose or poly dimethylsiloxane diol. The polyols mentioned improve the pickling effect of the metal salts at room temperature and offer the poss possibilities of thermal post-curing through three-dimensional Crosslinking when using trimethoxysilanes containing epoxy groups in component A.

Die Mengenverhältnisse der 3 Komponenten zueinander sowie das Lösungsmittel können in weiten Grenzen variiert werden. Vorzugs­ weise werden bezogen auf die jeweiligen Feststoffanteile 20 Ge­ wichtsanteile A mit 1 bis 20 Gewichtsanteilen B und 1 bis 5 Ge­ wichtsanteilen C gemischt. Es ist zweckmäßig, die Mischung der stabilen Komponenten A, B und C erst unmittelbar vor dem Be­ schichtungsprozeß vorzunehmen, um einen langsamen Viskositätsan­ stieg des Lackes infolge beginnender Vernetzung auszuschließen. Das Ausmaß des Viskositätsanstieges nach dem Mischen ist in un­ terschiedlicher Weise von der Konzentration und dem Mischungs­ verhältnis der Komponenten A und B abhängig.The quantitative relationships of the 3 components to each other and the Solvents can be varied within wide limits. Preferential 20 Ge are based on the respective solids content parts by weight A with 1 to 20 parts by weight B and 1 to 5 Ge parts by weight C mixed. It is convenient to mix the stable components A, B and C only immediately before loading layering process to make a slow viscosity increase in the varnish due to the beginning of crosslinking. The extent of the viscosity increase after mixing is in un different from the concentration and the mixture ratio of components A and B.

Die Beschichtung der textiler und polymerer Materialien kann durch alle üblichen und bekannten Beschichtungstechniken wie Foulardieren, Tauchen, Sprühen oder Begießen oder durch entspre­ chende Imprägniertechniken erfolgen. Die Schichten zeigen nach Entfernen des Lösungsmittels durch einen Trocknungsprozeß (vorteilhaft in einem zirkulierenden Luftstrom) gute mechani­ scher Eigenschaften (Härte, Abrieb). Falls die verwendeten Sub­ strate dafür geeignet sind, kann die Schicht nach Beschichtung, Gelbildung und Entfernen des Lösungsmittels thermisch nachgehär­ tet werden. Dazu sollte der beschichtete Gegenstand mindestens auf 80°C bis 120°C erwärmt werden. Je niedriger die Temperatur, um so länger sollte die Temperung erfolgen.The coating of textile and polymeric materials can through all common and known coating techniques such as Padding, dipping, spraying or watering or by relaxing Appropriate impregnation techniques. The layers show Removing the solvent by a drying process (advantageous in a circulating air flow) good mechani properties (hardness, abrasion). If the sub strate are suitable for this, the layer after coating, Gel formation and solvent removal thermally post-cured be tested. For this, the coated object should at least  heated to 80 ° C to 120 ° C. The lower the temperature, the longer the tempering should take place.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels bestehen gegenüber den bisher bekannten Beschichtungen:
The advantages of the coating composition according to the invention are over the previously known coatings:

  • 1. in der guten Haftung und in verbesserten mechanischen Eigen­ schaften (Härte, Abriebfestigkeit) der beschichteten Materialien bereits nach Trocknung bei Raumtemperatur,1. Good adhesion and improved mechanical properties properties (hardness, abrasion resistance) of the coated materials after drying at room temperature,
  • 2. in der hohen Lagerstabilität der Einzelkomponenten A, B und C,2. in the high storage stability of the individual components A, B and C,
  • 3. in der Möglichkeit, bei geeigneten Substraten eine thermische Nachhärtung durchzuführen,3. the possibility of a thermal with suitable substrates Perform post-curing,
  • 4. in der Möglichkeit, durch Veränderung des Mischungsverhält­ nisses der Komponenten A : B : C die Gebrauchswerteigenschaften (z. B. Hydrophobie) der beschichteten Materialien maßgeschneidert an den späteren Verwendungszweck anzupassen,4. in the possibility of changing the mixing ratio component A: B: C the performance characteristics (e.g. hydrophobicity) of the coated materials adapt to the later use,
  • 5. in der Möglichkeit, die Beschichtungsmittel für spezielle Anwendungen auch problemlos zu modifizieren, indem vor der Be­ schichtung spezielle wasser- oder alkohollösliche Stoffe zuge­ mischt werden.5. Possibility to use the coating agent for special Applications can also be easily modified by before the loading layering special water- or alcohol-soluble substances to be mixed.
  • (a) durch den Zusatz von Farbstoffen kann eine Farbgebung der beschichteten textilen oder polymeren Materialien erfolgen, z. B. durch Zugabe von 2-Methoxy-4-amino-azobenzol oder 4-(3-Methylphenylamino)-azobenzen können stabile bronze- oder goldfarbene Überzüge erzeugt werde. Durch den Zusatz z. B. von Ethylviolett, Brillantgrün oder Rhodamin 6G lassen sich dekora­ tive Überzüge in den Farben blau, grün und rot erzeugen,(a) by adding dyes, coloring of the coated textile or polymeric materials, e.g. B. by adding 2-methoxy-4-amino-azobenzene or 4- (3-methylphenylamino) azobenzene can be stable bronze or gold-colored coatings are produced. By adding z. B. from Ethyl violet, brilliant green or rhodamine 6G can be decorated produce active coatings in the colors blue, green and red,
  • (b) durch den Zusatz biozider Stoffe (z. B. Borsäure, Benzoesäu­ re, quartäre Ammoniumsalze, kolloidales Silber oder Silberver­ bindungen, die auf chemischem, thermischem oder photolytischem Weg in der Schicht in kolloidales Silber umgewandelt werden) lassen sich Schichten mit biozider Wirkung herstellen,(b) by adding biocidal substances (e.g. boric acid, benzoic acid right, quaternary ammonium salts, colloidal silver or silver vers bonds based on chemical, thermal or photolytic Path in the layer can be converted into colloidal silver) layers with a biocidal effect can be produced,
  • (c) durch den Zusatz nanopartikulärer magnetischer Ferrit- Partikel (γ-Fe2O3) kann man magnetische Materialien herstellen,(c) magnetic materials can be produced by adding nanoparticulate magnetic ferrite particles (γ-Fe 2 O 3 ),
  • (d) durch den Zusatz von 1-20 Gewichtsanteilen alkohollösli­ cher Naturharze, z. B. von Kolophonium, Schellack oder Copal, bezogen auf den Feststoffanteil, kann man die Barrierewirkung der Beschichtungen gegenüber Gasen (O2, CO2) und leichtflüchtigen organischen Stoffen (z. B. flüchtigen Kohlenwasserstoffen) erhö­ hen.(d) by adding 1-20 parts by weight of alcohol-soluble natural resins, e.g. B. from rosin, shellac or copal, based on the solids content, you can increase the barrier effect of the coatings against gases (O 2 , CO 2 ) and volatile organic substances (z. B. volatile hydrocarbons).

Die Anwendungsmöglichkeiten der Lacke sind aufgrund der guten Stabilität und der exzellenten mechanischen Schichteigenschaften sehr vielseitig. Besonders geeignet sind die Beschichtungsmittel zum mechanischen und chemischen Schutz von textilen und polyme­ ren Materialien, aber auch zum Schutz von Gegenständen aus tem­ peraturstabilen Materialien wie Metall oder Glas.The applications of the paints are due to the good Stability and the excellent mechanical layer properties very diverse. The coating compositions are particularly suitable for mechanical and chemical protection of textiles and polyme materials, but also to protect objects from tem temperature-stable materials such as metal or glass.

Spezifische Anwendungen des Beschichtungsmittels sind Textilfär­ bungen mit hohen Farbechtheiten, zum Schutz von Textilien gegen­ über ultravioletter Strahlung; zur Ausstattung von Textilien mit mikrowellenabsorbierenden oder -reflektierenden bzw. IR-absorbierenden oder -reflektierenden Eigenschaften; zur Schaf­ fung von Textilien und Polymeren mit verbesserten Verschleißei­ genschaften (z. B. Herstellung von abriebfesten Sitztextilien); zur Hydrophobierung von Fasern und Polymeroberflächen und Ver­ besserung der schmutzabweisenden Wirkung sowie zur Schaffung von Textilien mit magnetischen Eigenschaften.Specific uses of the coating agent are textile dyes exercises with high color fastness, to protect textiles against about ultraviolet radiation; to equip textiles with microwave absorbing or reflecting or IR absorbing or reflecting properties; to the sheep treatment of textiles and polymers with improved wear resistance properties (e.g. manufacture of abrasion-resistant seat textiles); for hydrophobizing fibers and polymer surfaces and ver improvement of the dirt-repellent effect as well as the creation of Textiles with magnetic properties.

AusführungsbeispieleEmbodiments 1. Herstellung der Komponente A1. Preparation of component A

A1: Zu einer Mischung aus 27 ml Tetraethoxysilan (TEOS), 9 ml 3-Glycidyloxypropyl-trimethoxysilan (GLYMO), 60 ml Ethanol wer­ den 8 ml 0.01N HCl tropfenweise zugesetzt und 20 Std. bei Raum­ temperatur gerührt. Es entsteht ein wasserklares stabiles Sol.A1: To a mixture of 27 ml tetraethoxysilane (TEOS), 9 ml 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane (GLYMO), 60 ml ethanol added dropwise to the 8 ml 0.01N HCl and 20 hours in the room temperature stirred. A water-clear, stable sol is formed.

A2: Zu einer Mischung aus 27 ml TEOS, 27 ml Dimethyl-diethoxy­ silan (DDS), 18 ml GLYMO, 60 ml Ethanol werden 15 ml 0.01N HCl in 60 ml Ethanol zugetropft und 20 Std. bei Raumtemperatur ge­ rührt. Es entsteht ein wasserklares stabiles Sol.A2: To a mixture of 27 ml TEOS, 27 ml dimethyl diethoxy silane (DDS), 18 ml GLYMO, 60 ml ethanol, 15 ml 0.01N HCl added dropwise in 60 ml of ethanol and ge for 20 hours at room temperature stirs. A water-clear, stable sol is formed.

A3: Zu einer Mischung aus 70 ml Tetraethoxysilan (TEOS), 30 ml Methyltriethoxysilan, 420 ml 96% Ethanol werden 20 ml 0.01N HCl tropfenweise zugesetzt und 20 Std. bei Raumtemperatur gerührt. Es entsteht ein wasserklares stabiles Sol.A3: To a mixture of 70 ml tetraethoxysilane (TEOS), 30 ml Methyltriethoxysilane, 420 ml 96% ethanol, 20 ml 0.01N HCl  added dropwise and stirred for 20 hours at room temperature. A water-clear, stable sol is formed.

A4: Zu einer Mischung aus 27 ml TEOS, 3 ml Trideca-fluoroctyl­ triethoxysilan, 120 ml Ethanol werden 8 ml 0.01N HCl tropfenwei­ se zugesetzt und 20 Std. bei Raumtemperatur gerührt. Es entsteht ein wasserklares stabiles Sol.A4: To a mixture of 27 ml TEOS, 3 ml Trideca-fluoroctyl triethoxysilane, 120 ml ethanol, 8 ml 0.01N HCl dropwise se added and stirred for 20 hours at room temperature. It arises a water-clear stable sol.

2. Herstellung des Beschichtungsmittel (BS)2. Production of the coating agent (BS)

Durch Mischen der in Tabelle 1 angegeben Komponenten unmittelbar vor der Beschichtung zu einem homogenen Sol:By mixing the components listed in Table 1 immediately before coating to a homogeneous sol:

Tabelle 1 Table 1

Zusammensetzung der Beschichtungsmittel Composition of the coating agent

Komponente
B1 = 10% Al2(OH)5Cl × 2-3 H2O in 80% Ethanol
B2 = 10% ZrOCl2 × 8 H2O in 50% Ethanol
Komponente
C1 = Bis-(4-hydroxyphenyl)-sulfon
C2 = 1,1,1-Tris-(hydroxymethyl)-propan
C3 = Polydimethylsiloxandiol/Hüls AG, 5% in Ethanol
C4 = Hydroxypropylcellulose (Klucel H/Aqualon)
component
B1 = 10% Al 2 (OH) 5 Cl × 2-3 H 2 O in 80% ethanol
B2 = 10% ZrOCl 2 × 8 H 2 O in 50% ethanol
component
C1 = bis (4-hydroxyphenyl) sulfone
C2 = 1,1,1-tris (hydroxymethyl) propane
C3 = polydimethylsiloxanediol / Hüls AG, 5% in ethanol
C4 = hydroxypropyl cellulose (Klucel H / Aqualon)

3. Anwendungen der Beschichtungsmittel3. Applications of the coating compositions 3.1. Beschichtung eines Polyestergewebes3.1. Coating a polyester fabric

Ein technisches Polyestergewebe (Polyethylenterephthalat) wird mit den Beschichtungslösungen I und II tauchbeschichtet (Zweiwalzenfoulard, 0.5 m/min Walzengeschwindigkeit). Nach dem Trocknen werden an 2 × 6 cm2 Streifen Zugfestigkeitsprüfungen durchgeführt. Dabei werden die Streifen in Längsrichtung bis zum Zerreißen gespannt.A technical polyester fabric (polyethylene terephthalate) is dip-coated with the coating solutions I and II (two-roll pad, 0.5 m / min roll speed). After drying, tensile strength tests are carried out on 2 × 6 cm 2 strips. The strips are stretched lengthways until they tear.

Die maximale Zugkraft beträgt:
unbehandelt 1292 N
mit I beschichtet 1692 N
mit II beschichtet 1796 N
The maximum pulling force is:
untreated 1292 N
coated with I 1692 N
coated with II 1796 N

3.2. Beschichtung eines technischen Polyamidgewebes3.2. Coating of a technical polyamide fabric

Ein technisches Polyamidgewebe wird mit den Solen II und III analog 3.3. tauchbeschichtet und geprüft.A technical polyamide fabric is made with Soles II and III analogous to 3.3. dip coated and tested.

Die maximale Zugkraft beträgt:
unbehandelt 1170 N
mit II beschichtet 1384 N
mit III beschichtet 1400 N
The maximum pulling force is:
untreated 1170 N
coated with II 1384 N
coated with III 1400 N

3.3. Beschichtung von Polycarbonat-Platten3.3. Coating of polycarbonate sheets

Polycarbonatplatten im DIN A4-Format wurden nach einer Plasma- Vorbehandlung im Hochvakuum mit den Beschichtungslösungen I-VIII tauchbeschichtet (Ziehgeschwindigkeit 30 cm/min). Nach Trocknen entstehen glasklare abriebfeste Überzüge, die im Falle der Beschichtungslösungen IV und VII ein stark wasser- und schmutzabweisende Wirkung zeigen.Polycarbonate sheets in A4 format were made after a plasma Pretreatment in a high vacuum with coating solutions I-VIII dip-coated (drawing speed 30 cm / min). After Drying result in crystal-clear, abrasion-resistant coatings, which in the case the coating solutions IV and VII a strong water and Show dirt-repellent effect.

3.4. Beschichtung von Polymerfolien3.4. Coating of polymer films

140 µm Oelluloseacetat-Folie bzw. 100 µm Polyesterfolie mit 70 mm Breite wurde in einer kontinuierlichen Begießmaschine LBM 70/MABA GmbH Wolfen, ausgestattet mit Kaskadengießer, konti­ nuierlich mit den Beschichtungslösungen IX und X beschichtet (Begießgeschwindigkeit 1-5 m/min). Nach Trocknen erhält man klare, auswaschstabile gelbe bzw. blaue Filmschichten.140 µm Oellulose acetate film or 100 µm polyester film with 70 mm width was in a continuous pouring machine LBM 70 / MABA GmbH Wolfen, equipped with cascade pourer, cont coated with coating solutions IX and X only (Pouring speed 1-5 m / min). After drying you get clear, washable yellow or blue film layers.

Claims (14)

1. Beschichtungsmittel für textile oder polymere Materialien mit der Zusammensetzung:
  • (A) ein schichtbildendes Organosol, gebildet durch Cohydrolyse von Tetraalkoxysilanen Si(OR1)4, Trialkoxysilanen R2Si(OR1)3 und/oder Dialkoxysilanen R3 2Si(OR1)2 in einem organischen Lösungsmittel,
  • (B) ein Aluminium- oder Zirkoniumhalogenid in einem wäßrig­ organischen Lösungsmittel, und
  • (C) eine vernetzende Verbindung mit mindestens 2 Hydroxylgruppen.
1. Coating agent for textile or polymeric materials with the composition:
  • (A) a layer-forming organosol, formed by cohydrolysis of tetraalkoxysilanes Si (OR 1 ) 4 , trialkoxysilanes R 2 Si (OR 1 ) 3 and / or dialkoxysilanes R 3 2 Si (OR 1 ) 2 in an organic solvent,
  • (B) an aluminum or zirconium halide in an aqueous organic solvent, and
  • (C) a crosslinking compound with at least 2 hydroxyl groups.
2. Beschichtungsmittel nach Anspruch 1, wobei die Feststoffan­ teile der Komponenten im Verhältnis 20 Gewichtsanteile A zu 1 bis 20 Gewichtsanteilen B zu 1 bis 5 Gewichtsanteilen C stehen.2. A coating composition according to claim 1, wherein the solids parts of the components in a ratio of 20 parts by weight A to 1 up to 20 parts by weight B to 1 to 5 parts by weight C. 3. Beschichtungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kom­ ponente A durch Cohydrolyse von 10 Gewichtsteilen eines Tetraalkoxysilans Si(OR1)4, 0.1 bis 10 Gewichtsteilen eines oder mehrerer Trialkoxysilane R2Si(OR1)3 und/oder 0.1 bis 5 Gewichts­ teilen eines Dialkoxysilans R3 2Si(OR1)2 gebildet wird.3. Coating composition according to claim 1 or 2, wherein the component A by cohydrolysis of 10 parts by weight of a tetraalkoxysilane Si (OR 1 ) 4 , 0.1 to 10 parts by weight of one or more trialkoxysilanes R 2 Si (OR 1 ) 3 and / or 0.1 to 5 Share weight of a dialkoxysilane R 3 2 Si (OR 1 ) 2 is formed. 4. Beschichtungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, wobei R1 und R3 Alkylreste mit 1 bis 4 C-Atomen sind und R2 ein Alkylrest mit 1 bis 18 C-Atomen oder ein Fluoralkylrest mit 1 bis 18 C-Atomen oder ein epoxy-funktionalisierter Alkyl- oder Cycloalkylrest ist.4. Coating agent according to one of the preceding claims, wherein R 1 and R 3 are alkyl radicals with 1 to 4 carbon atoms and R 2 is an alkyl radical with 1 to 18 carbon atoms or a fluoroalkyl radical with 1 to 18 carbon atoms or an epoxy -functionalized alkyl or cycloalkyl radical. 5. Beschichtungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, wobei als organisches Lösungsmittel wassermischbare Lö­ sungsmittel wie niedermolekulare Alkohole und Ketone, cyclische Ether, Alkylglykole oder Acetonitril verwendet werden. 5. Coating agent according to one of the preceding claims che, water-miscible Lö as organic solvent solvents such as low molecular weight alcohols and ketones, cyclic Ethers, alkyl glycols or acetonitrile can be used.   6. Beschichtungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, wobei die Komponente B Aluminiumhydroxidchlorid oder Zirko­ niumoxidchlorid ist.6. Coating agent according to one of the preceding claims che, where component B aluminum hydroxide chloride or zirco is nium oxide chloride. 7. Beschichtungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, wobei die Komponente C aus Polyhydroxyverbindungen wie Tris-(hydroxymethyl)-propan, 2,2-Bis-(4-hydroxy-phenyl)-propan, Bis-(4-hydroxyphenyl)-sulfon, Hydroxypropylcellulose oder Poly­ dimethylsiloxandiol besteht.7. Coating agent according to one of the preceding claims che, the component C from polyhydroxy compounds such as Tris (hydroxymethyl) propane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, Bis (4-hydroxyphenyl) sulfone, hydroxypropyl cellulose or poly dimethylsiloxane diol exists. 8. Beschichtungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, das Farbstoffe und/oder biozide Verbindungen enthält.8. Coating agent according to one of the preceding claims surface containing dyes and / or biocidal compounds. 9. Beschichtungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, das nanopartikuläre magnetische Ferrit-Partikel (γ-Fe2O3) enthält.9. Coating material according to one of the preceding claims, which contains nanoparticulate magnetic ferrite particles (γ-Fe 2 O 3 ). 10. Beschichtungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, das alkohollösliche Naturharze wie Kolophonium, Schellack oder Copal enthält.10. Coating agent according to one of the preceding claims che, the alcohol-soluble natural resins such as rosin, shellac or copal contains. 11. Beschichtungsverfahren unter Verwendung eines Beschich­ tungsmittels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 mit den Verfahrensschritten:
  • (1) Herstellung der Komponente A durch Cohydrolyse von Si(OR1)4 und R2Si(OR1)3 und/oder R3 2Si(OR1)2 in einem organischen Lösungsmittel,
  • (2) Zugabe der in wäßrigem Alkohol gelösten Komponenten B und C
  • (3) Beschichtung eines Materials, und
  • (4) Trocknen und Aushärten der Schicht.
11. Coating method using a coating agent according to one of claims 1 to 10 with the method steps:
  • (1) preparation of component A by cohydrolysis of Si (OR 1 ) 4 and R 2 Si (OR 1 ) 3 and / or R 3 2 Si (OR 1 ) 2 in an organic solvent,
  • (2) Add components B and C dissolved in aqueous alcohol
  • (3) coating a material, and
  • (4) drying and curing the layer.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem die Beschichtung durch Foulardieren, Tauchen, Sprühen, Begießen oder Imprägnieren erfolgt.12. The method according to claim 11, wherein the coating by Padding, dipping, spraying, watering or impregnation he follows. 13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, bei dem das Material textiles oder polymeres Material ist. 13. The method according to claim 11 or 12, wherein the material is textile or polymeric material.   14. Verwendung des Beschichtungsmittels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 für
  • - Textilfärbungen mit hohen Farbechtheiten,
  • - zum Schutz von Textilien gegenüber ultravioletter Strahlung; - zur Ausstattung von Textilien mit mikrowellenabsorbierenden oder -reflektierenden bzw. IR-absorbierenden oder -reflektieren­ den Eigenschaften;
  • - zur Schaffung von Textilien und Polymeren mit verbesserten Verschleißeigenschaften;
  • - zur Hydrophobierung von Fasern und Polymeroberflächen und Ver­ besserung der schmutzabweisenden Wirkung, und/oder
  • - zur Schaffung von Textilien mit magnetischen Eigenschaften.
14. Use of the coating agent according to one of claims 1 to 10 for
  • - textile dyeing with high color fastness,
  • - to protect textiles against ultraviolet radiation; - To provide textiles with microwave absorbing or reflecting or IR absorbing or reflecting properties;
  • - to create textiles and polymers with improved wear properties;
  • - For hydrophobizing fibers and polymer surfaces and improving the dirt-repellent effect, and / or
  • - to create textiles with magnetic properties.
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