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Überzugs zusammensetzung Die - Erfindung betrifft überzugszusammensetzungen
oder Beschichtungsmaterialien und insbesondere eine Uberzugszusammensetzung, die
geeignet ist, um Formgegenständen aus einer organischen Verbindung mit hohem Molekulargewicht
Oberflächenhärte, Abriebsbeständigkeit und chemische Beständigkeit zu verleihen.
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Im allgemeinen ist die Verwendung von Formkörpern aus organischen
Verbindungen mit hohem Molekulargewicht begrenzt, da die niedrige Oberflächenhärte
bedingt, daß diese Gegenstände verletzt werden können.
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Wenn die Abriebsbeständigkeit und die Friktionsbuständigkeit von Formkörpern
aus Polycarbonat- oder Polymethylmethacrylatharz, die überlegene Transparenz besitzen,
verbessert werden können, werden diese Stoffe auf verschiedenen Anwendungsgebieten,
insbesondere als Glasersatz, Verwendung finden können.
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Um dies zu realisieren, wurden bis heute viele Untersuchungen durchgeführt.
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Um einige Beispiele zu zitieren, sei erwähnt, daß bekannt sind: (1)
ein Verfahren, bei dem ein Dampf aus SiO2 im Vakuum abgeschieden wird (vergl. publizierte
japanische Patentanmeldung 32953/70); (2) ein Verfahren, bei dem hydrolysierte Produkte
aus Methyltrialkoxysilanen und Phenyltrialkoxysilanen zum Beschichten verwendet
werden (US-PS 3 451 838); (3) ein Verfahren, bei dem hydrolysierte Produkte aus
Aminoalkoxysilanen und Epoxyalkoxysilanen zum Beschichten verwendet werden (vergl.
offengelegte publizierte japanische Patentanmeldung 84878/73); (4) ein Verfahren,
bei dem eine Masse zum Beschichten verwendet wird, die hydrolysierte Produkte von
Tetraalkoxysilanen und Alkyltrialkoxysilanen und ein Alkalimetallsalz einer organischen
Carbonsäure enthält (vergl. offengelegte publizierte japanische Patentanmeldung
56230/73), und (5) ein Verfahren, bei dem eine Masse zum Beschichten verwendet wird,
die veräthertes Methylolmelamin und ein Nitrocellulose-polyalkylenglykol oder ein
Alkylenglykol enthält (vergl. offengelegte publizierte japanische Patentanmeldung
21767/73).
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Bei dem obigen Verfahren (1) ist Jedoch die Adhäsion des Siliciumdioxyds
an dem polymeren Formkörper nicht ausreichend und komplizierte Stufen sind erforderlich.
Das Verfahren (1) ist daher für technische Massenproduktion ungeeignet. Die Verfahren
(2) und (3) besitzen den Nachteil, daß die Überzugslösungen kondensieren und gelieren
und daß der entstehende Überzug zu spröde wird und eine schlechte Wetterbeständigkeit
aufweist.
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Bei dem Verfahren (4) besitzt die Masse eine schlechte Adhäsion, ausgenommen
gegenüber einem Polymethylmethacrylatharz, und ist daher in ihrer Verwendung beschränkt,
und das Verfahren besitzt weiterhin den Nachteil, daß feine Risse auftreten, wenn
das Material relativ kurze Zeiten verwendet wurde. Das Verfahren (5) besitzt den
Nachteil, daß die Härte und Wetterbeständigkeit der erhaltenen Überzüge ungenügend
sind.
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Alle oben beschriebenen bekannten Verfahren ergeben bei der Wetterbeständigkeit
Schwierigkeiten und es ist nicht möglich, eine ausreichende Härte und Adhäsion zu
erreichen, selbst wenn man die Materialien nur relativ kurze Zeiten verwendet.
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Bei vielen dieser Verfahren treten im Aussehen Abnormalitäten auf
oder die OberflächenIrte.und die Adhäsion werden nach dem Bewitterungsversuch entsprechend
einem Jahr oder einem Wasserbeständigkeitsversuch während ungefahr 3 Tagen stark
verschlechtert.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine
Zusammensetzung zu schaffen, mit der man einen ueberzug auf Oberflächen von Formkörpern
schaffen kann, der eine große Härte und chemische Beständigkeit besitzt, wobei der
Formkörper aus hochmolekularen organischen Verbindungen hergestellt ist und wobei
die Oberfläche des Formkörpers vor Friktionsverletzungen und Abnutzung geschützt
ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine
Überzugszusammensetzung zu schaffen, die fest an der Oberfläche des Formkörpers,
der aus einer organischen hochmolekularen Verbindung hergestellt ist, haftet wobei
die Adhäsion, Härte und chemische Beständigkeit nicht verschlechtert werden während
längerer Gebrauchsdauer.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Überzugs zusammensetzung, die enthält
t (A) ein hydrolysiertes Produkt aus einem Alkoxysilan, (B) ein organisches Lösungsmittel
und (C) einen Härtungskatalysator, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zusammensetzung
weiter enthält (D) ein schmelzbares und lösliches Aminoharz, und daß die Komponente
(A) ein hydrolysiertes Produkt von mindestens einem Organotrialkoxysilan wie Alkyltrialkoxysilane,
Alkenyltrialkoxysilane und/oder Phenyltrialkoxysilane, ausgedrückt durch die folgende
Formel
R1-Si(OR2)3 ist worin R1 eine Alkyl- oder Alkenylgruppe mit
1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe und eine Alkylgruppe mit 1 bis
5 Kohlenstoffatomen bedeuten.
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Beispiele von Organotrialkoxysilanen [Komponente (A)], die bei der
vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind niedrig-Alkyl-tri-(niedrig-alkoxy)-silane,
die 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthalten, wie Methyltrimethoxysilan, Nethyltriäthoxysilan,
Methyltributoxysilan, Äthyltrimethoxysilan, Äthyltriäthoxysilan oder Butyltrimethoxysilan;
Alkenyl-tri-(niedrigalkoxy)-silane wie Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriäthoxysilan
oder Allyltrimethoxysilan, und Phenyl-tri-(niedrig-alkoxy)-silane wie Phenyltrimethoxysilan
oder Phenyltriäthoxysilan.
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Diese Organo trialkoxys ilane werden in Form ihrer Hydrolysate verwendet.
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Der Härtungskatalysator [Komponente (C)], der bei der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, kann beispielsweise sein eine Säure, ein Metallsalz einer
Carbonsäure oder ein Metallkomplex. Die Säure ist insbesondere bevorzugt.
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Beispiele von geeigneten Katalysatoren sind anorganische oder organische
Sauren wie Chlorwasserstoffsäure, , Schwefelsäure, Phosphorsäure oder p-Toluòlsulfonsäure;
Natriumacetat; die Zinksalze von organischen Carbonsäuren wie Zinkoctylat, Zink
stearat oder Zinknaphtenat oder Zinkacetylacetonat.
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Die geeignete Menge an Hartungskatalysator beträgt 0,01 bis 10 Gew.Teile,
bevorzugt 0,1 bis 1,0 Geweq'eile, pro 100 Gew.-Teile des Hydrolysats aus dem Organotrialkoxysilan.
, Wenn die Menge geringer ist als die untere, oben angegebene Grenze, kann man bei
der Verwendung des Katalysators kaum eine Wirkung erwarten. Wenn andererseits die
Menge die obere Grenze überschreitet,
nimmt die Viskosität der Überzugslösung
Zu, während in der Härte des Uberzugs keine Erhöhung stattfindet, und die Lagerbeständigkeit
der Überzugs lösung wird zu kurz oder der Überzug verliert seine Transparenz.
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Die oben erwähnte Säure wird zum Zeitpunkt der Hydrolyse des Organotrialkoxysilans
verwendet. Wenn das Hydrolysat direkt verwendet wird, ist es nicht erforderlich,
die Säure getrennt zuzufügen, da das Hydrolysat sie enthält.
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Ein neuer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die erfindungsgemäße
Überzugszusammensetzung weiter ein Aminoharz [Komponente (D)] in schmelzbarem und
löslichem Zustand zusätzlich zu dem Organotrialkoxysilan (A) und dem Härtungskatalysator
(C) enthält.
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Die Ausdrücke "ein Aminoharz in schmelzbarem oder löslichem Zustand
und ein schmelzbares und lösliches Aminoharz" werden in der gleichen Bedeutung verwendet
und bedeuten, daß ein Amin-Aldehyd-Reaktionsprodukt in schmelzbarem und löslichem
Zustand vorliegt, welches mindestens eine Methylolgruppe (-CH2OH) oder verätherte
Methylolgruppe (-cH2OR, worin R eine niedrig-Alkylgruppe bedeutet), gebunden an
das Stickstoffatom des Amins, enthält und durch die Einwirkung von Wärme und/oder
Katalysator gehärtet werden kann, so daß es unschmelzbar und unlöslich ist.
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Beispiele von Aminoharzen sind methylolierte Produkte von Aminen wie
Harnstoff, Melamin, Tetraäthylenpentamin oder Benzoguanamin, bevorzugt verätherte
Produkte davon wie Hexamethylolmelamin, Pentamethylolmelamin oder Tetramethylolmelamin,
bevorzugt jene, worin ein Teil oder die gesamte Methylolgruppe methyliert, äthyliert,
propyliert oder butyliert ist. Diese Harze können entweder allein oder als Mischung
aus zwei oder mehreren verwendet werden.
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Die Menge an schmelzbarem und löslichem Aminoharz (D) beträgt
10
bis 300 GewTeileR bevorzugt 50 bis 200 Gew.Teile, pro 100 GewcTeile Trialkoxysilan
(A), berechnet als R Ski01,5.
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Die Komponente (D) trägt zu der Adhäsion und Dauerhaftigkeit der Zusammensetzung
bei. Wenn die Menge an Komponente (D) geringer ist als die untere, oben angegebene
Grenze, sind die Adhäsion und Härte der entstehenden Überzüge nicht ausreichend.
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Wenn die Nenge 300 Gew.Teile überschreitet, wird die Oberflächenhärte
des Überzugs fast gleich wie die des Aminoharzes.
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Dies ergibt nicht nur eine unzureichende Härte, sondern ebenfalls
eine Abnahme in der Adhäsion nach dem Bewitterungsversuch.
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Wenn die Zusammensetzung überhaupt kein schmelzbares und lösliches
Aminoharz enthält, nimmt die Oberflächenhärte des entstehenden Überzugs stark ab,
und man nimmt an, daß das Aminoharz die Funktion hat, das Härten in der Wärme des
Organotrialkoxysilan-hydrolysats zu aktivieren.
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Die Hydrolyse des Organotrialkoxysilans wird überlicherweise durchgeführt,
indem man ungefähr 0,5 bis 1,5 Äqu. Wasser bei 20 bis 500 c zu dem Organotrialkoxysilan
in mindestens 50 Gew.-Teilen/100 Gew.Teile des Organotrialkoxysilans eines Alkohols
zufügt, der 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, wobei man in Anwesenheit eines sauren
Katalysators arbeitet. Es ist bekannt, daß bei einem solchen Hydrolyseverfahren
das entstehende hydrolysierte Produkt ein Präkondensat aus Organotrialkoxysilan
zusätzlich zu dem reinen Hydrolysat des Organotrialkoxysilans enthält. Ein solches
Hydrolysat, das das Präkondensat enthält, kann ebenfalls bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren verwendet werden.
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Das Vermischen des Aminoharzes (D) mit dem Hydrolysat (A) kann durch
einfaches Vermischen dieser Komponenten, die getrennt hergestellt werden, erfolgen.
Es ist ebenfalls möglich, dieses Vermischen durch Hydrolysieren des Organotrialkoxysilans
in Anwesenheit des schmelzbaren und löslichen Aminoharzes durchzuführen.
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Die erfindungsgemäße Überzugszusammensetzung wird in Form einer Lösung
in einem organischen Lösungsmittel (B) für die obigen Komponenten (A), (C) und (D)
verwendet. Das organische Lösungsmittel (B) kann irgendein organisches Lösungsmittel
sein, welches die Komponenten (A), (e) und (D) löst und die polymeren Formgegenstände,
auf die die erfindungsgemäße Uberzugszusammensetzung aufgebracht wird, nicht merklich
beschädigt. Bevorzugt werden niedrige Alkohole wie Äthanol, Propanol oder Butanol
entweder allein oder vermischt verwendet. Man kann auch ein Lösungsmittel, das möglicherweise
den polymeren Formkörper löst, verwenden, sofern dies gefordert ist, und das Lösungsmittel
in kleinen Mengen verwendet wird. Solche Lösungsmittel umfassen beispielsweise Chlor
enthaltende Verbindungen wie Methylenchlorid, Ketone wie Aceton oder Methylisopropylketon,
Ester wie Äthylacetat oder Butylacetat, aromatische Verbindungen wie ToluOl oder
Xylol oder Äther wie Dioxan. Es ist derzeit wünschenswert9 daß die Konzentration
an Feststoffen in der Lösung auf 5 bis 40 Ges.% eingestellt wird. Die individuellen
Komponenten (g2wunschtenfalls ebenfalls ein Katalysator) werden mit dem obigen Lösungsmittel
vermischt und geeigneterweise wird die Zusammensetzung verwendet, nachdem sie mindestens
einen Tag gealtert wurde. Wenn das Altern nicht ausreicht, verliert der beschichtete
Film manchmal seine Transparenz.
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Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können ebenfalls ein hydrolysiertes
Produkt eines Kieselsäureesters (Komponente E) der Formel Si(OR2)4 enthalten, worin
R2 die gleiche Bedeutung besitzt wie oben, zusätzlich zu dem hydrolysierten Produkt
des Organoalkoxysilans (A), dem Härtungskatalysator (C), dem Aminoharz (D) und dem
Lösungsmittel (B).
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Die Mitverwendung der Komponente (E) ermöglicht eine bemerkenswerte
Erhöhung in der Härte und Steigerung in den Oberflächeneigenschaften (wie ein niedriger
Reibungskoeffizient) in dem entstehonden Überzug.
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Beispiele von Kieselsäureestern (Tetraalkoxysilan) sind Methyl-, Äthyl-,
Propyl- und Butylester von Kieselsäure.
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Wenn die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen das hydrolysierte Produkt
von Kieselsäure (E) enthalten, so wird seine Menge bevorzugt so gewählt, daß das
Molverhältnis der Komponente (E), berechnet als SiO2, zu der Komponente (A), berechnet,
als R1SiO1,5' 100:1 bis 20:80, bevorzugt 80:20 bis 40:60, beträgt.
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Wenn die Menge an Komponente (E) zu groß ist, wird die Hydrolysebeständigkeit
des beschichteten Films vermindert und die Härte des Überzugs nach einem Wassereintauchtest
wird stark vermindert. Außerdem wird die Adhäsion des Überzugs nach dem Bewitterungsversuch
vermindert Wenn die Menge geringer ist als die untere, oben angegebene Grenze, so
wird die Härte des Überzugs vermindert und seine Schlüpfrigkeit verschlechtert.
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Wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung die Komponente (E) enthalt
beträgt die Menge an Aminoharz (D) bevorzugt 10 bis 5 Gew.Teile, mehr bevorzugt
50 bis 200 Gew.Teile, pro 100 Gew.Tile der Gesamtmenge an Komponente (A), berechnet
als R1SiO1,5' und der Komponente (E), berechnet als SiO2.
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Das hydrolysierte Produkt der Kieselsäureester [Komponente (E)] kann
auf gleiche Weise hergestellt werden wie es bei der Herstellung des hydrolysierten
Produktes des Organotrialkoxysilans [Komponente (A)] beschrieben ist. In diesem
Fall enthält das hydrolysierte Produkt ein Präkondensat dieses Esters, gleich wie
im Falle des hydrolysierten Produktes von Organotrialkoxysilan Die Hydrolyse des
Kieselsäureesters kann gleichzeitig mit der r Hydrolyse des Organotrialkoxysilans
in dem gleichen System erfolgen. Sie können auch getrennt durchgeführt werden und
dann können die entstehenden Hydrolysate vermischt werden.
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Zu diesem Zeitpunkt kann ein Organodialkoxysilan wie Dimethyldimethoxysilan
oder Diphenyldiäthoxysilan in einer Menge von nicht mehr als 50 Mol% , bezogen auf
das Organotrialkoxysilan, zugefügt werden. Die obigen Hydrolysereaktionen können
ebenfalls in Anwesenheit des Aminoharzes (D) durchgefUhrt werden.
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Wenn das hydrolysierte Produkt des Kieselsäureesters [Komponente (E)]
in der Zusammensetzung enthalten ist, ist es bevorzugt, daß es zusammen mit PolyvinylbuJcyral
[Komponente (F)] vorliegt. Die Verwendung von Polyvinylbutyral verhindert, daß der
Überzug durch die Kondensation des hydrolysierten Produkts des Kieselsäureesters
(E) zu hart wird, und verleiht dem Überzug Flexibilität.
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Gewöhnliche Polyvinylbutyrale können als Komponente (F) verwendet
werden, aber Jene, die einen Polymerisationsgrad von 200 bis 500 und einen Butyralisierungsgrad
von 55 bis 65% besitzen, sind bevorzugt. Die Menge an Polyvinylbutyral beträgt 1
bis 60 Gew.Teile, bevorzugt 20 bis -40 Gew.Teile, pro 100 Gew.Teile der Gesamtmenge
an Komponente (A), berechnet als R1SiO1,5, und Komponente (E) berechnet als Ski8,.
Wenn die Menge geringer ist als 1 Gew.Teil, wird die Adhäsion des Überzugs verschlechtert
oder die Viskosität der Uberzugslösung wird zu niedrig , so daß der entstehende
Überzug zu dünn wird und seine Beständigkeit vermindert wird. In einem solchen Fall
wird das Auftreten regenbogengefärbter Streifen auf der Oberfläche des beschichteten
Films beobachtet. Wenn die Menge größer ist als 60 Gew.Teile, ist die Härte des
Überzugs nicht ausreichend.
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Die Komponente (E) trägt, wie die Komponente (D), zu einer Erhöhung
in der Adhäsion und Dauerhaftigkeit der Zusammensetzung bei.
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Wenn die Menge an Siliciumkomponente in der Zusammensetzung (Komponente
A oder die Gesamtsumme der Komponenten A und E, wenn letztere vorhanden ist) relativ
zu der Komponente (D) oder der Komponente (F) über die angegebene Menge erhöht wird,
wird der entstehende Überzug spröde und die Adhäsion wird verschlechtert. Wenn die
Menge an Siliciumverbindung geringer ist als dem angegebenen Bereich entspricht,
werden die Härte und Abriebsbeständigkeit des entstehenden Überzugs verschlechtert.
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Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, die das Organotrialkoxysilan-hydrolysat
[Komponente(A)], das Härtungsmittel [Komponente(C)], das Aminoharz [Komponente(D)]
und das Lösungsmittel [Komponente(B)] enthalten, können als Komponente (G) ein Mittels
das ultraviolette Strahlen absorbiert, enthalten.
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Beispiele geeigneter ultraviolett-absorbierender Mittel, die bei der
vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Phenylsalicylat2 wie Phenylsalicylat,
para-t-Butylphenylsalicylat oder para-Octylphenylsalicylat; Hydroxybenzophenone
wie 2, 4-Dihydroxybenzophenon 2-Hydroxy-4-methoxybenzophenon, 2-Hydroxy-4-octoxybenzophenon,
2,2'-Dihydroxy-4-methoxybenzophenon oder 2-Hydroxy-4-chlorbenzophenon, und Hydroxybenzotriazole
wie 2-(2'-Hydroxy-5-methoxyphenyl)-benzotriazol oder 2-(2'-Hydroxy-5-octoxyphenyl)-benzotriazol.
Diese ultraviolett-absorbierenden Verbindungen können allein oder in Mischungen
verwendet werden.
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Die Menge an Ultraviolett-Absorptionsmittel beträgt 2 bis 60 Gew.Teilep
bevorzugt 5 bis 30 Gew.Teile, pro 100 Gew.Teile des hydrolysierten Produkts von
Organotrialkoxysilan (A), berechnet als R1SiO1,5, oder 100 Gew.Teile der Gesamtmenge
an Organotrialkoxysilan (A), berechnet als R1SiO1,5, und dem hydrolysierten Produkt
des Kieselsäureesters (E), berechnet als Si02, wenn das letztere verwendet wird.
Wenn die Menge an Ultraviolett-Absorptionsmittel geringer ist als 2 Gew.Teile, besitzt
der erhaltene Überzug eine nicht ausreichende Beständigkeit gegenüber Gelbwerden
und eine niedrige Wetterbeständigkeitsadhäsion. Wenn die Menge größer ist als 6,0
Gew.Teile, wird der Überzug manchmal weiß und verliert seine Transparenz.
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Das Ultraviolett-Absorptionsmittel trägt zur Verbesserung der Verfärbungsbeständigkeit
und Wetterbeständigkeitsadhäsion der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen bei. Zusätzlich
wurde überraschenderweise gefunden, daß bei der vorliegenden Erfindung das Ultraviolett-Absorptionsmittel
die Adhäsion der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen selbst verbessert.
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Das Ultraviolett-Absorptionsmittel ist gleich gut wirksam bei den
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen die eine zusatzliche Komponente (E) oder (F)
wie oben erwähnt enthalten.
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Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können leicht hergestellt
werden, indem mar die obigen Bestandteile einfach vermischt. Die Zugabe der Bestandteile
kann beliebig gewählt werden.
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Bevorzugt beträgt, wie zuvor angegeben dle Konzentration der Feststoffe
in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen 5 bis 40 Gew.%.
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Das Beschichten der Oberfläche eines Formkörpers aus einem Polymeren
mit den obigen Zusammensetzungen kann beispielsweise durchgeführt werden, indem
man den Formkörper in die Zusammensetzung eintaucht oder indem man die Zusammensetzung
auf den Formkörper durch Beschichten mit Bürsten, Sprühbeschichten, Fließbeschichten
usw. aufbringt und den Überzug dann in der Luft trocknet und in der Wärme härtet.
Wünschenswerterweise wird das Härten in der Wärme während mindestens 1 Minute bei
einer Temperatur im Bereich von 60 bis 2000C durchgeführt.
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Wenn beispielsweise ein Infrarot-Erwärmer verwendet wird, so kann
das Härten in der Wärme innerhalb kurzer Zeit beendigt sein.
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Wenn beispielsweise ein Polycarbonat-Formkörper verwendet wird und
das Wärmehärten bei 1300C durchgeführt wird, so ist eine Zeit von 10 bis 60 Minuten
erforderlich.
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Entsprechend dem obigen Verfahren kann man Formkörper, die mit den
erfindungsgemäßen Überzugsmassen in einer Dicke von 2 bis 50 Mikron beschichtet
sind, herstellen. Die erhaltenen, beschichteten Formkörper besitzen, verglichen
mit den nichtbeschichteten Formkörpern, eine überlegene Oberflächenhärte und außerdem
sind verschiedene Oberflächeneigenschaften der Formkörper wesentlich verbessert.
Wird beispielsweise eine Polycarbonat-Platte, die nicht mit den erfindungsgemäßen
Überzugsmassen beschichtet ist, als Ersatz für Fensterglas verwendet, treten beispielsweise
die folgenden Schwierigkeiten auf:
(a) Wenn es stark mit einem
Fingernagel gerieben wird, wird es leicht beschädigt; (b) es sammelt Staub an, und
wenn dieser abgewischt wird können Beschädigungen auftreten (c) wenn es in Berührung
mit verschiedenen Arten von organischen Lösungsmitteln kommt wie mit Chlor enthaltenden
Verbindungen, einem Keton, einem Ester, einer aromatischen Verbindung oder einem
Äther, verliert es seine Transparenz und erleidet Lösungsmittelrisse, die sein Aussehen
verschlechtern; (d) wenn es ultravioletter Strahlung während längerer Zeiten ausgesetzt
ist, wird die Oberfläche gelb.
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Wenn andererseits eine Polycarbonat-Platte, die mit der erfindungsgemäßen
Überzugszusammensetzung beschichtet ist, verwendet wird, so ist diese so hart, daß
sie durch Fingernägel nicht beschädigt wird9 sie ist transparent und besitzt einen
schönen Glanz. Sie zeigt weiterhin eine gute Schlüpfrigkeit, zieht einen Staub an,
bedingt durch gute antistatische EigenschaftenO Sie besitzt außerdem eine verbesserte
Beständigkeit gegen-Uber Lösungsmitteln, die einen Verlust der Transparenz der Polycarbonat-Platte
verursachen können Die erfindungsgemäßen Massen zeigen überlegene Eigenschaften
wie Adhäsion, Härte und Beständigkeit gegenüber Gelbwerden nach dem Bewitterungsversuch
während einer Zeit, die länger ist als ein Jahr.
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Die Formkörper, auf die die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen hauptsächlich
aufgebracht werden, sind Formkörper aus Polycarbonat. Sie können jedoch auch auf
Formkörper aus anderen thermoplastischen Harzen oder wärmehärtbaren Harzen wie Polymethylmethacrylat-,
Polyester-, Polyamid-, Vinylchlorid-, Polystyrol-, ABS-, Acetat-, ungesättigte Polyester-
und Diallylharze aufgebracht werden. Die Formkörper können beispielsweise in Form
von Filmen, Bahnen, Folien, spritzguß-verformten Gegenständen, im Vakuum verformten
Gegenständen oder gegossenen
Gegenständen vorliegen.
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Die beschichteten Gegenstände können beispielsweise als verschiedene
Harzlinsen oder Fenstergläser von Automobilen, Flugzeugen oder Schulgebäuden, als
Sicherheitsglas usw. verwendet werden.
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Da die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen gegenüber Poly-carbonat-
und Polymethylmethacryla-tharzen eine besonders gute Adhäsion zeigen, besitzen sie
den Vorteil, daß eine Unterbeschichtung bei der Anwendung dieser Harze nicht erforderlich
ist.
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Die erfindungsgemäßen Massen können ebenfalls geringe Mengen anderer
Zusatzstoffe wie Farbstoffe, Pigmente, Härtungsaktivatoren wie Dibutylzinnlaurat,
Füllstoffe oder Viskositäts verbesserer bzw. -einstellmittel enthalten.
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Die Herstellung der erfindungsgemäßen Überzugsmassen und ihre Wirkungen
werden in den folgenden Beispielen näher erläutert.
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Diese Beispiele sollen die vorliegende Erfindung nicht beschränken.
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In den Beispielen sind alle Teile durch das Gewicht ausgedrückt. Die
Bewertungen der Oberflächenhärte, Adhäsion und Wetterbeständigkeit erfolgten nach
den folgenden Verfahren.
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Oberflächenhärte Der Unterschied in dem Trübungswert der Probe vor
und nach einem Sand-Falltest wird bestimmt. Der Sand-Falltest wird entsprechend
dem ASTM-673-44-Verfahren durchgeführt. 800 g Carborundum (Nr.80) werden von einer
Höhe von 635 mm auf eine rotierende Platte, die mit einem Winkel von 450 gehalten
wird, fallengelassen. Der Trübungswert wird auf Grundlage der folgenden Gleichung
berechnet:
(@@ - ###) Trübungswert(%) = x 100 Tt worin Tt die Gesamtmeng@
an durchgelassenem Licht, Td die Menge an diffundiertem Licht und Tf die mechanische
Korrektur bedeuten Adhäsion Die Bewertung der Adhäsion erfolgt entsprechend dem
Bandversuch mit einem Kreuzschnitt. Elf geradlinige Verletzungen wurden transversal
und longitudinal in Intervallen von Imm auf eine beschichtete Oberflache mit einer
Fläche von 1 cm2 aufgebracht.
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Ein druckempfindliches Klebeband (Sekisui Cellotape, ein druckempfindliches
Klebeband mit einer Breite von 18 cm, ein Produkt von Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki
Kaishas Japan) wird fest auf die verletzte Oberfläche geklebt und dann schnell abgezogen.
Das Ausmaß des Abschälens der beschichteten Schicht wird bestimmt durch Anzahl der
Quadrate,die auf der Oberfläche unabgeschält verbleiben 100 Bewitterung Die Bewitterung
wird 400 Stunden und 800 Stunden bei einer Oberflächentemperatur von 630C und einer
Feuchtigkeit von 68% unter Verwendung eines Sunshine Weather-O-Meters (WE-SUN-DZ-Typ,
Produkt der Toyo Rika Kogyo Kabushiki Kaisha) bestimmt.
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Beispiel 1 Die folgenden drei Lösungen werden in der Reihenfolge (1)
bis (3) vermischt.
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(1) Eine Lösung, die man erhält, indem man 200 Teile Methyltrimethoxysilan
und 70 Teile 0,02n Chlorwasserstoffsäure zu 250 Teilen Isopropanol gibt und die
Mischung unter Rühren bei 300 + 50C 60 Minuten erwärmt.
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(2) 200 Teile U-VAN 20 SA (eine 50%ige ButanoliXylol-Lösung aus butyliertem
methyloliertem Melamin5 ein Produkt der Mitsui Toatsu Kabushiki Kaisha) (3) Eine
Lösung, die man erhält, indem man 2 Teile Chlorwasserstoffsäure zu 250 Teilen Isobutanol
gibt.
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Eine Mischung aus (1), g2) und (3) wird 2 Tage gealtert und dann wird
damit eine 2 mm dicke Polycarbonat-Platte (PANLITE, eingetragenes Warenzeichen der
Teijin Chemicals, Ltd.) beschichtet. Man trocknet dann in Luft und erwärmt während
60 Minuten bei 1300C. Die Dicke des Überzugs beträgt 6,3 Mikron.
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Die entstehende beschichtete Polycarbonat-Platte ist glatt und transparent
und sie wird nicht beschädigt, wenn sie stark mit einem Fingernagel gerieben wird.
Ein Sand-Falltest auf die beschichtete Polycarbonat-Platte zeigt, daß eine Erhöhung
im Trübungswert von nur 6,0 beobachtet wird. Andererseits zeigt die nichtbeschichtete
Polycarbonat-Platte eine Erhöhung von 68,45' im Trübungswert bei dem gleichen Sand-Falltest.
Die Adhäsion beträgt, bewertet mit dem Kreuzachnitt-Bandtest, 100/100, was überhaupt
kein Abschälen anzeigt. Wird sie jeweils 30 Minuten in Methylenchlorid, Methyläthylketon,
Äthylacetat, Xylol und Dioxan eingetaucht, so wird im Aussehen keine Abnormalität
beobachtet.
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Wird die beschichtete Polycarbonat-Platte dem Sand-Falltest unterworfen,
nachdem sie in Wasser während 3 Tagen eingetaucht wurde, zeigt sie einen Trübungswert
von 6,29S und im Aussehen beobachtet man keine Änderungen. Die Wetterstabilität
der beschichteten Polycarbonat-Platte wurde 400 Stunden unter Verwendung eines Sun
Shine Weather-0-Meters untersucht und man beobachtete keine Änderungen im Aussehen.
Nach dem Sand-Falltest betrug der Trübungswert 12,1% und die Adhäsion 100/100, was
keine Verminderung in der Adhäsion anzeigt. Nach dem Bewitterungstest während 800
Stunden war der Trübungswert nur 19,2 und die Adhäsion betrug 84/100.
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Beispiele 2 und 3 und Vergleichsbeispiele 1 und 2 Eine Polycarbonat-Platte
wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben beschichtet, mit der Ausnahme,
daß die Anteile an Methyltrimethoxysilan und an veräthertem Methylolmelamin wie
in Tabelle I gezeigt geändert wurden. Die Härte und Adhäsion der beschichteten Polycarbonat-Platten
vor und nach dem Bewitterungstest wurden geprüft und die Ergebnisse sind in Tabelle
I aufgeführt.
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Tabelle I Ver Menge an Menge an Gew.Verhältnis Vor dem Be- Nach d.Be-
Nach d.Bewittesuch Methyltri- veräthert. CH3SiO1,5/ver- witterungs- witterungstest
rungstest während Nr. methoxy- Methylol- äthert. Methylol- test währ.400 Std. 800
Std.
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silan melamin melamin Härte Ad- Härte Ad- Härte Ad-(Teile) (Teile)
häsion häsion häsion Vgl.B.1 200 0 100/0 38,5 0/100 58,3 0/100 - -Beisp.2 120 60
100/50 5,4 100/100 10,7 100/100 18,9 82/100 " 3 60 120 100/200 7,6 100/100 15,6
100/100 19,5 83/100 Vgl.B.2 0 200 0/100 19,3 100/100 29,4 0/100 32,9 0/100
Beispiele
4 bis 8 Eine Beschichtungsmasse wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben
hergestellt mit der Ausnahme, daß die jeweiligen, in Tabelle II aufgeführten Organotrialkoxysilane
anstelle von Methyltrimethoxysilan verwendet wurden. Die entstehenden Beschichtungsmassen
wurden auf eine Polycarbonat-Platte mit einer Dicke von 2 mm aufgebracht. Die entstehenden
beschichteten Polycarbonat-Platten waren glatt, transparent und hart, und wurden
sie 30 Minuten in die L@@ungsmittel ein getaucht, die in Beispiel 1 aufgeführt sind,
so wurden keine Änderungen im Aussehen beobachtet Die Harte und Adhäsion Jeder dieser
beschichteten Platten vor d nach dem Bewitterungstest wurden untersucht und die
Ergebnisse sind in Tabelle II aufgeführt.
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Tabelle II Bei- Organotrialkoxy- Vor dem Nach dem @ Nach dem Bespiel
silane Bewitt.Test Bevitt.Test+ witt.Test Nr. Art Menge(Teile) Härte Ad- Härte Ad-
währ.800Std.
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häsion hasion Härte Ad-Adhäsion 4 Äthyltriäth- 240 5,7 100/100 12,9
ioo/ioo 18,3 86/100 oxysilan 5 Methyltribut- 358 7,6 100/100 15,2 100/100 19,7 89/100
oxyl silan 6 Vinyltriäth- 244 7,3 100/100 11,0 100/100 19,2 85/100 oxysilan 7 Phenyltriäth-
185 8,3 100/100 14,5 100/100 20,8 79/100 oxyl silan 8 Methyltrimeth-200 oxysilan
5,9 100/100 12,7 100/100 16,4 70/100 Tetraäthoxysilan 23 + während 400 Std.
-
Beispiele 9 bis 11 Eine Überzugsmasse wurde unter den gleichen Bedingungen
wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Jeweiligen
Verbindungen, die in Tabelle III aufgeführt sind, anstelle von Chlorwasserstoffsäure
als Härtungskatalysatorkomponente verwendet wurden. Die entstehenden Überzugsmassen
wurden auf eine Polycarbonat-Platte mit einer Dicke von 2 mm
aufgebracht.
Alle entstehenden beschichteten Polycarbonat-Platten waren glatt, transparent und
hart und selbst wenn sie während 30 Minuten in die Jeweiligen, in Beispiel 1 aufgeftilirten
Lösungsmittel eingetaucht wurden, beobachtete man keine Änderung in dem Aussehen
Die Härte und Adhäsion von Jeder dieser Platten wurden vor und nach dem Bewitterungstest
geprüft und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle III aufgeführt.
-
Tabelle III Bei- Härtunfflskatalvsator vor dem nach dem nach dem
spiel Art Menge(Teile Bewitt.Test Bewitt.Test Bewitt.Test Nr. Härte Ad- währ.400Std.
währ.800 h häsion Härte Ad- Härte Adhäsion häs.
-
9 p-Toluolsul- 2,0 5,6 100/100 11,5 100/100 19,0 88/100 fonsäure
10 Zinkoctenat 5,0 7,1 ioo/ioo 14,3 100/100 21,3 85/100 11 Zinkacetyl- 2,0 7,9 100/100
15,2 100/100 22,2 82/100 acetonat Beispiele 12 bis 14 Verschiedene Kunststoff-Formgegenstände
wurden mit den gleichen Zusammensetzungen, wie sie in Beispiel 1 beschrieben wurden,
durch Eintauchverfahren beschichtet und in der Luft getrocknet und in der Wärme
unter den gleichen Bedingungen, wie sie in Tabelle IV angegeben sind, gehärtet.
Alle beschichteten Harzfolien(oder -filme) waren glatt, transparent und hart. Die
Härte der Harzfolien (oder -filme) vor und nach dem Beschichten wurde bestimmt und
die Ergebnisse sind in Tabelle IV aufgeführt.
-
Tabelle IV Bei- Beschichtete Form- Härtungs- Nach dem Vor dem Bespiel
gegenstände bedin un en Beschichten schichten Nr. Temp. Zeit Härte Ad- Härte häsion
1 Polycarbonatplatte 130 60 6,0 100/100 68,4 12 Polyäthylen-2,6- 150 10 4,7 100/100
71,8 naphthalat 13 Polyäthylentere- 150 10 4,8 100/100 74,3 hthalatfilm 14 CR-39-Folie+
140 20 4,9 100/100 5,5 +Diäthylenglykol-diallylcarbonat-polymer Die Harte und Adhäsion
von jeder dieser beschichteten Platten wurden vor und nach dem Bewitterungstest
untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle V angegeben.
-
Tabelle V Bei- Vor dem Bewitt.Test Nach dem Bewitt. Nach dem Bewitt.Test
spiel Härte Adhäsion Test währ. 400 h während 800 h Nr. Härte Adhäsion Härte Adhäsion
1 6,0 100/100 12,1 100/100 19,2 84/100 12 4,7 100/100 8,9 100/100 15,9 86/100 13
48 100/100 8,9 100/100 16,3 90/100 14 99 100/100 9,2 100/100 15,4 100/100 B e i
s p i e l 15 Eine Überzugszusammensetzung wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel
1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, daß 30 Teile Tetraäthoxysilan zu der
Lösung (1) gegeben wurden.
-
Die entstehende überzugslösung wurde auf eine Polycarbonat-Platte
aufgebracht und in der Wärme auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben gehärtet.
Die beschichtete Polycarbonat-Platte wurde in Wasser während 3 Tagen eingetaucht
und dann dem Sand-Falltest unterworfen. Sie zeigte einen Trübungswert von 5,2% und
im Aussehen wurde keine Änderung beobachtet. Die Adhäsion der beschichteten Platte
betrug 100/100.
-
Andererseits hatte die beschichtete Platte nach dem Bewitterungstest
während 400 Stunden sinne harte von 10,9g und eine Adhäsion von 100/100. Nach dem
Bewitterungstest während 800 Stunden betrug die Härte 15,1% und die Adhäsion 73/100.
-
3 e i s p i e 1 16 Die folgenden drei Lösungen werden in der Reihenfolge
(1) bis (3) vermischt.
-
(1) Eine Lösungen die man erhalt; indem man 186 Teile Methyltrimethoxysilan,
31,5 Teile Äthylsilikat und 70 Teile 0s02n Chlorwasserstoffsäure zu 338 Teilen Isopropanol
zufügt und die Mischung auf 30° + 5°C während 60 Minuten unter Rühren erwärmt.
-
(2) 200 Teile U VAN 20=5A (ein Produkt der Mitsui Toatsu Kabushiki
Kaisha, eine 50% Butanol/Xylol-Lösung von butyliertem Methylolmelamin).
-
(3) Eine Lösung, die man erhält, indem man 4 Teile Chlorwasserstoffsäure
in 130 Teilen Isobutanol löst.
-
Die entstehende Lösungsmittelmischung wird 2 Tage gealtert und dann
wird eine 2 mm dicke Polycarbonat-Platte eingetaucht.
-
Nach dem Trocknen in Luft während 60 Minuten wird die beschichtete
Platte 60 Minuten bei 1300C in der Wärme gehärtet. Die Dicke des Überzugs beträgt
5,8 Mikron. Die entstehende beschichtete Polycarbonat-Platte wird auf ihre Härte
und Adhäsion vor dem Bewitterungsversuch und nach dem Bewitterungstest während 400
und 800 Stunden geprüft. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle VI angegeben.
-
Tabelle VI Härte Adhäsion vor dem Bewitterungstest 6,1 nach dem Bewitt.Test
während 400 Std. 10,4 96/100 nach dem Bewitt.Test während 800 Std. 14,9 67/100
B
e i s p i e l 17 Die folgenden drei Lösungen werden in der Reihenfolge (1) bis (3)
vermischt.
-
(1) Eine Lösung, die man erhält, indem man 13,8 Teile Äthylsilikat,
11,8 Teile Methyltriäthoxysilan und 0,5 Teile 4/30n Chlorwasserstoffsäure zu 33,8
Teilen Isopropanol gibt und die Mischung bei Zimmertemperatur 3 Tage altert.
-
(2) Eine Lösung, die man erhält, indem man 4,0 Teile S-LEC BL-3 (ein
Polyvinylbutyralharz, ein Produkt von Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha) in
40,0 Teilen Isobutanol löst.
-
(3) 19,5 Teile U-VAN 20-SA (eine 50%ige Butanol/ Xylollösung von
butyliertem Methylolmelamin, ein Produkt von Mitsui Toatsu Kabushiki Kaisha).
-
Die entstehende Lösungsmittelmischung wird auf eine 2 mm dicke Polycarbonatharz-Platte
aufgebracht und nach dem Trocknen in Luft in der Wärme bei 1300C während 60 Minuten
gehärtet. Die Dicke des Überzugs beträgt 8,6 6 Mikron Die entstehende beschichtete
Harzplatte ist glatt und transparent und bei dem Sand-Fallversuch findet man eine
Erhöhung von 6,8% im Trübungswert.
-
Bei dem Kreuzschnitt-Bandversuch beobachtet man kein Abschälen.
-
Die beschichtete Platte wird durch Äthylacetat, Methyläthylketon und
Xylol nicht angegriffen Wird die beschichtete Harzplatte in Wasser während 3 Tagen
eingetaucht, beobachtet man eine Erhöhung von 6,9% im Trübungswert und der Trübungswert
andert sich kaum von dem vor dem Eintauchen.
-
Die Härte und Adhäsion der Polycarbonatharz-Platte wurde vor dem Bewitterungstest
und nach dem Bewitterungstest während 400 Stunden und 800 Stunden geprüft. Die erhaltenen
Ergebnisse sind in der Tabelle VII aufgeführt.
-
Tabelle VII Härte Adhäsion vor dem Bewitterungstest 6,8 100/100 nach
dem Bewitterungstest während 400 Std 11,8 100/100 nach dem Bewitterungstest während
800 Stdo 11,5 82/100 B e i-s p i e 1 18 Beispiel 17 wurde wiederholt, mit der Ausnahme,
daß die Mengen der Lösungen (i), (2) und (3) zu 35 Teilen, 8 Teilen bzw.
-
8 Teilen geändert wurden. Die Erhöhung im Trübungswert vor dem Eintauchen
in Wasser während 3 Tagen betrug 5,5% und nach dem Eintauchen betrug die Erhöhung
im Trübungswert 5,8%.
-
Die Härte mod Adhäsion der beschichteten Harzplatte wurden vor und
nach dem Bewitterungstest bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle VIII aufgeführt.
-
Tabelle VIII Härte Adhäsion vor dem Bewitterungstest 5,5 100/100
nach dem Bewitterungstest während 400 Std. 10,4 100/100 nach dem Bewitterungstest
während 800 Std. 11,4 64/100 B e i s p i e 1 19 Die folgenden -vier Lösungen (1)
bis (4) wurden in der Reihenfolge (1) bis (4) vermischt.
-
(1) Eine Lösung, die man erhält, indem man 162 Teile Methyltrimethoxysilan,
70 Teile Äthylsilikat und 70 Teile 0,02n Chlorwasserstoffsäure zu 338 Teilen Isopropanol
zufügt und die Mischung bei 30 # 5°C während 60 Minuten unter Rühren erwärmt.
-
(2) 200 Teile U-VAN 20-SA (eine 50ige Butanol/Xylollösung aus butyliertem
Methylolmelamin, ein Produkt der Mitsui Toatsu K.K.).
-
(3) Eine Lösung, die man erhält, indem man 12 Teile S-LEC BL-3 (ein
Polyvinylbutyralharz, ein Produkt der Sekisui Kagaku Kogyo K.K.) in 120 Teilen Isobutanol
löst.
-
(4) Eine Lösungen die man erhält, indem man 4 Teile Chlorwasserstoffsäure
in 130 Teilen Isobutanol löst.
-
Die entstehende Lösungsmittelmischung wird 2 Tage gealtert und 2 2
e dicke Polycarbonat-Platte wird darin eingetaucht.
-
Nach dem Trocknen in Luft während 60 Minuten wird die beschichtexte
Platte bei 130°C 60 Minuten in der Wärme gehärtet. Die Dicke des Überzugs beträgt
8,3 Mikron. Die entstehende beschichtete Polycarbonat-Platte ist glatt und transparent
und wird micht beschädigt, selbst wenn man sie stark mit einem Fingernagel kratzt.
-
Bei dem Sand-Falltest zeigt die beschichtete Polycarbonatplatte nur
eine Erhöhung von 5,9% im Trübungswert. Bei dem Kreuzschnitt Bandtest beobachtet
man kein Abschälen. Wird diese beschichtete Polycarbonatplatte 30 Minuten in Methylenchlorid,
Methyläthylketon, Äthylacetat, Xylol und Dioxan eingetaucht, so beobachtet man keine
Änderung im Aussehen.
-
Wird die beschichtete Platte dem Sand-Falltest nach dem Eintauchen
in Wasser bei Zimmertemperatur während 3 Tagen unterworfen, so zeigt sie einen Trübungswert
von 5,9Y0 und man beobachtet keine Änderung im Aussehen noch eine Verminderung in
der Adhäsion.
-
Die beschichtete Polycarbonatplatte wird dem Bewitterungstest bei
400 und 800 Stunden unter Verwendung eines Sunshine Weather-0-Meters unterworfen
und dann dem Sand-Falltest unterworfen. Die beschichtete Platte zeigt einen Trübungswert
von 11,4% und 11,0,0,0 nach dem Bewitterungsversuch während 400 und 800 Stunden.
Die Adhäsion beträgt 100/100 und 82/100 nach dem Bewitterungstest während 400 Std.
bzw. 800 Std. In jedem Fall wird keine Änderung im Aussehen beobachtet.
-
B e i s p i e l 20 Die folgenden vier Lösungen (1) bis (4) werden
in der Reihenfolge (1) bis (4) vermischt.
-
(1) Eine Lösung,-die man erhalt, indem man 186 Teile Methyltrimethoxysilan,
31,5 Teile Äthylsilikat und 70 Teile 0,02n Chlorwasserstoffsäure zu 338 Teilen Isopropanol
zugibt und die Mischung bei 30Q + 50C während 60 Minuten unter Rühren erwärmt.
-
(2) 200 Teile U-VAN 20-SA (eine 50%ige Butanol/ Xylol-Lösung von
butyliertem Methylolmelamin, ein Produkt der Mitsui Toatsu K.K.).
-
(3) Eine Lösung, die man erhält, indem man 36 Teile S-LEC BL-3 (ein
Polyvinylbutyralharz, ein Produkt der Sekisui Kagaku Kogyo K.K;) in 120 Teilen Isobutanol
löst.
-
(4) Eine Lösung, die man erhält, indem man 4 Teile Chlorwasserstoffsäure
in 130 Teilen Isobutanol löst.
-
Die Lösungsmittelmischung wird 2 Tage gealtert und eine 2 mm dicke
Polycarbonatplatte wird darin eingetaucht. Nach dem Trocknen in Luft während 60
Minuten wird sie während 60 Minuten bei 13000 in der Wärme gehärtet. Der erhaltene
Uberzug besitzt eine Dicke von 10,2 Mikron. Die entstehende beschichtete Polycarbonatplatte
ist glatt, transparent und hart. Wird sie dem Bewitterungstest und dem Wasserbeständigkeitsversuch
urlunterworfen oder in die in Beispiel 19 aufgeführten Lösungsmittel eingetaucht,
so tritt im Aussehen keine Änderung auf und die Adhäsion wird nicht verschlechtert.
Die Härte und Adhäsion der beschichteten Platte vor und nach dem Bewitterungstest
sind in Tabelle IX aufgeführt.
-
Tabelle IX Härte Adhäsion vor dem Bewitterungstest 9,5 100/100 nach
dem Bewitterungstest während 400 Std. 17,0 100/100 nach dem Bewitterungstest während
800 Std. 14,8 88/100 B e i 5 p i e l 21 Die folgenden vier Lösungen werden in der
Reihenfolge (1) bis (4) vermischt.
-
(1) Eine Lösung, die man erhält, indem man 186 Teile Methyltrimethoxysilan,
31,5 Teile Äthylsilikat und 70 Teile 0,02n Chlorwasserstoffsäure zu 338 Teilen Isopropanol
zugibt zmd die Mischung bei 30 C n 0 während 60 Minuten unter Rühren erwärmt (2)
200 Teile U-VAN 20-SA (eine 50%ige Butanol/Xylol-Lösung von butyliertem Methylolmelamin,
ein Produkt der Mitsui Toatsu K.K.).
-
(3) Eine Lösung, die man erhält, indem man 12,5 Teile S-LEC BL3 (ein
Polyvinylbutyralharz, ein Produkt der Sekisui Kagaku Kogyo K.K.) in 120 Teilen Isobutanol
löst.
-
(4) Eine Lösung, die man erhält, indem man 5 Teile Natriumacetat
in 50 Teilen Essigsäure löst Die Lösungsmittelmischung wird 2 Tage gealtert und
eine 2 mm dicke Polycarbonatplatte wird darin eingetaucht. Nach dem Trocknen in
Luft während 60 Minuten wird sie bei 130°C 60 Minuten in der Wärme gehärtet. Die
Dicke des Uberzugs beträgt 7,9 Mikron Die beschichtete Polycarbonatplatte ist glatt,
transparent und hart und wird sie dem Bewitterungstest und dem Wasserbeständigkeitstest
unterworfen oder 30 Minuten in die in Beispiel 19 aufgeführten Lösungsmittel eingetaucht.
so zeigt die Platte keine Änderung im Aussehen noch eine Verminderung in der Adhäsion.
Die Härte und Adhäsion der beschichteten Platte vor und nach dem Bewitterungstest
sind in Tabelle X aufgeführt.
-
Tabelle X Härte Adhäsion vor dem Bewitterungstest 5,6 100/100 nach
dem Bewitterungstest während 400 Std. 10,3 100/100 nach dem Bewitterungstest während
800 Std. 9,4 74/100 Beispiele 22 bis 26 Eine Überzugsmasse wurde auf gleiche Weise
wie in Beispiel 21 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Arten von
Organotrialkoxysilan und dem Silikat wie in Tabelle XI aufgeführt geändert wurden,
und daß eine Lösung von 40 Teilen Chlorwasserstoffsäure
in 130
Teilen Isobutanol als Katalysator verwendet wurden Die entstehenden Überzugsmassen
wurden auf eine 2 mm dicke Polycarbonatplatte auf gleiche Weise wie in Beispiel
21 beschrieben aufgebracht. Die entstehende beschichtete Platte war glatt, transparent
und hart und wurde sie dem Bewitterungstest und dem Wasserbeständigkeitstest unterworfen,
oder 30 Minuten in die in Beispiel 21 aufgeführten Lösungsmittel eingetaucht, so
trat im Aussehen keine Änderung auf und die Adhäsion wurde nicht verschlechtert.
Die Härte und Adhäsion der beschichteten Platte vor und nach dem Bewitterungstest
sind in Tabelle XI aufgeführt.
-
Tabelle XI Bei- Organotrialkoxysilan Silikat vor dem Be- nach dem
Bewitt. nach dem Bewitt.
-
spiel Art Menge(Teile) Art Menge(Teile) witt.Test test währ.400 h
Test währ, 800 h Nr. Härte Ad- Härte Adhäsion Härte Adhäsion häsion 22 CH3Si(OCH3)3
186 Si(OC4H9)4 65,5 6,0 100/100 11,1 100/100 10,9 81/100 23 C2H5Si(OC2H5)3 216 Si(OC2H5)4
31,5 5,8 100/100 11,9 100/100 11,4 76/100 24 CH3Si(OC4H9)3 220 Si(OC2H5)4 31,5 6,3
100/100 13,2 100/100 13,4 89/100 25 CH2=CHSi(OC2H5)3220 Si(OC2H5)4 31,5 6,6 100/100
11,0 100/100 11,7 83/100 26 C6H5Si(OC2H5)3 167 Si(OC2H5)4 31,5 7,3 100/100 13,3
100/100 12,0 92/100
Beispiele 27 bis 30 Eine Beschichtungsmasse
wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 21 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme,
daß eine Lösung aus 40 Teilen Chlorwasserstoffsäure in 130 Teilen Isobutanol anstelle
der Essigsäurelösung von Natriumacetat {Lösung (4)] verwendet wurde. Jeder der Kunststoff-Formkörper,
die in Tabelle XII aufgeführt sind, wurde in die Uberzugszusammensetzung eingetaucht
und unter den in Tabelle XII aufgeführten Bedingungen in der Wärme gehärtet. Alle
beschichteten Bahnen(oder Filme)waren glatt, transparent und hart.
-
Die Unterschiede in der Härte der Platten (oder Filme) vor und nach
der Beschichtungsbehandlung sind in Tabelle XII aufgeführt.
-
Tabelle XII Bei- Beschichtete Härtungsbedin- Härte Adspiel Kunststoff-
gungen vor d. nach d. häsion Nr. Formkörper Temp. Zeit Be- Beschich-(°C) (Min.)
schicht. ten 27 Polycarbonatplatte 135 30 68,9 5,3 100/100 28 Polyäthylen-2,6- 150
10 71,8 4,3 100/100 naphthalatplatte 29 Polyäthylentere- 150 10 74,9 4,1 700/100
phthalatfilm 30 CR-39 Platte 140 20 5,6 4,8 100/100 Diäthylenglykol-diallylcarbonatpolymer
Die Härte und Adhäsion von jeder dieser beschichteten Platten werden vor und nach
dem Bewitterungstest geprüft und die Ergebnisse sind in Tabelle XIII aufgeführt
Tabelle XIII Bei- vor dem Bewitt.Test nach dem Bewitt.Testnachdem Bewitt.
-
spiel Härte Adhäsion während 400 Std. Test währ.800Std.
-
Härte Adhäsion - Härte Adhäsion 27 5,3 100/100 18,6 100/100 10,1
80/100 28 4,3 100/100 7,2 100/100 9,4 77/100 29 4,1 100/100 5,9 100/100 8,0 84/100
30 4,8 100/100 6,9 100/100 9,2 92/100
B e i s p i e l 31 Die folgenden
drei Lösungen werden in der Reihenfolge (1) bis (3) vermischt.
-
(1) Eine Lösung, die man erhält, indem man 117 Teile Methyltrimethoxysilan,
137 Teile Äthylsilikat und 70 Teile 0,02n Chlorwasserstoffsäure zu 350 Teilen Isopropanol
zugibt und die Mischung bei 30 # 5°C während 60 Minuten unter Rühren erwärmt.
-
(2) 200 Teile U-VA 20-SA (eine 50%ige Butanol/Xylol-Lösung von butyliertem
Methylolmelamin, ein Produkt der Mitsui Toatsu K.K.).
-
(3) Eine Lösung, die man erhält, indem man 38 Teile S-LEC BL-3 (ein
Polyvinylbutyralharz, ein Produkt der Sekisui Kagaku Kogyo K.K.) in 250 Teilen Isobutanol
löst.
-
Zu der entstehenden Lösungsmittelmischung gibt man weiter 15 Teile
Viosorb 130 (2-Hydroxy-4-octoxybenzophenon, ein Prndukt der Kyodo Yakuhin Kabushiki
Kaisha) und 4 Teile Chlorwasserstoffsäure und: nachdem man gut gerührt hat, wird
die Lösung 2 Tage gealtert0 Eine 2 mm dicke Polycarbonatplatte wird in diese Lösung
eingetaucht und nach dem Trocknen in Luft während 60 Minuten wird bei 1300C während
60 Minuten in der Wärme gehärtet.
-
Die Dicke des erhaltenen Überzugs beträgt 7,3 Mikron. Die entstehende
beschichtete Polycarbonatplatte ist glatt und transparent und wird nicht beschädigt,
selbst wenn sie stark mit dem Fingernagel gekratzt wird. Wird die beschichtete Platte
30 Minuten bei Zimmertemperatur in Methylenchlorid, Methyläthylketon, Äthylacetat,
Xylol oder Dioxan eingetaucht, so beobachtet man im Aussehen keine Änderung. Wird
sie in Wasser bei zimmertemperatur während 3 Tagen eingetaucht, beobachtet man keine
Verminderung im Trübungswert und in der. Adhäsion und keine Änderung im Aussehen.
Die Härte. und Adhäsion der beschichteten Polycarbonatplatte vor und nach dem Bewitterungsversuch
sind in Tabelle XIV aufgeführt.
-
Vergleichsbeispiel 3 Die gleiche Polycarbonatplatte, wie sie in Beispiel
31 verwendet wurde, wurde dem gleichen Bewitterungsversuch wie in Beispiel 31,ohne
daß sie behandelt wurde, unterworfen. Die Härte der Platte vor dem und nach dem
Bewitterungstest sind in Tabelle XIV aufgeführt.
-
Vergleichsbeispiel 4 Eine Uberzugszusammensetzung wurde auf gleiche
Weise wie in Beispiel 31 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, daß kein 2-Hydroxy-4-octoxybenzophenon
zugefügt wurde. Die entstehende Überzugszusammensetzung wurde auf eine 2 mm dicke
Polycarbonatplatte auf gleiche Weise wie in Beispiel 31 beschrieben aufgebracht.
-
Wurde die beschichtete Polycarbonatplatte dem Lösungsmittelbeständigkeitsversuch
und dem Wasserbeständigkeitsversuch auf gleiche Weise wie in Beispiel 31 beschrieben
unterworfen, so beobachtete man im Aussehen keine Änderung und in der Härte und
Adhäsion keine Verschlechterung. Die Ergebnisse sind in Tabelle XIV aufgeführt.
-
Tabelle XIV Bei- vor dem Bewitt. nach dem Bewitt. nach dem Bewitt.
-
spiel Test Test währ.400 h Test währ. 800 h Nr. Härte Adhäsion Härte
Adhäsion Härte Adhäsion 31 5,0 100/100 10,1 100/100 11,9 100/100 Vgl.B.
-
3 67,2 - 69,3 - - -n 4 5,2 100/100 11,2 48/100 -
Beispiele
32 bis 34 Eine Überzugszusammensetzung wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 31
beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, daß 15 Teile der in Tabelle XV aufgeführten
Jeweiligen Verbindungen stelle von 2-Hydroxy4@octoxybenzophenon als Ultraviolett-Absorptionsmittel
verwendet wurden. Die entstehende Überzugszusammensetzung wurde auf eine 2 mm dicke
Polycarbonatplatte auf gleiche Weise wie in Beispiel 31 beschrieben aufgebracht.
-
Die beschichteten Polycarbonatplatten waren alle glatt, transparent
und hart und wurden sie dem gleichen Lösungsmittelbeständigkeitsversuch und dem
Wasserbeständigkeitsversuch wie in Beispiel 31 unterworfen, so beobachtete man im
Aussehen keine Änderungen und in der Härte und Adhäsion trat keine Verschlechterung
auf. Die Härte und Adhäsion der beschichteten Platten vor und nach dem Bewitterungstest
sind in Tabelle XV aufgeführt.
-
Tabelle XV ei- -Absorptions- vor dem nach dem Be- nach dem spiel
mittel Bewitt.Test witt.Test Bewitt.Test Nr. Härte Adhäsion währ.400Std. währ.800
h Härte Adhäsion Härte Adhäs.
-
32 2-Hydroxy-4-methoxy- 4,8 100/100 9,4 100/100 9,6 100/100 benzophenon
33 TUNUVIN-P+ 5,0 100/100 10,0 100/100 9,8 100/100 34 Viosorb 90++ 5,3 100/100 11,2
100/100 11,3 100/100 @ 2-(2'-Hydroxy-5-methylphenyl)-benzotriazol, ein Produkt von
Geigy ++ p-t-Butylphenylsalicylat, ein Produkt von Kyodo Yakuhin K.G.
-
Beispiele 35 bis 39 und Verleichsbeispiele 5 und 6 Eine Überzugs zusammensetzung
wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 91 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme,
daß die Menge an 2-2Iydroxy-4-octoxybenzophenon wie in Tabelle XVI aufgeführt geändert
wurde. Die Uberzugszusammensetzung wurde auf eine 2 mm dicke Polycarbonatplatte
auf gleiche Weise wie in Beispiel 31 beschrieben aufgebracht. Das Aussehen, die
Härte und Adhäsion vor. und nach dem Bewitterungstest sind in Tabelle XVI aufgeführt.
-
Tabelle XVI Menge an 2- vor dem Bewitterungstest nach dem Bewitt.Test
nach dem Bewitterungs-Hydroxy-4- Aussehen Härte Adhäsion während 400 Stunden test
während 800 Std.
-
octoxybenzo- Aussehen Härte Adhäsion Aussehen Härte Adhäs.
-
phenon (Teile) Vgl.B. 5 1 gut 5,2 100/100 wird gelb 10,3 81/100 wird
gelb 10,7 67/100 Beisp.35 3 " 5,1 100/100 wird etwas 9,6 100/100 wird etwas10,5
86/100 gelb gelb " 36 6 " 5,3 100/100 gut 10,5 100/100 gut 11,3 89/100 " 37 12 "
5,2 100/100 " 10,5 100/100 " 11,3 100/100 " 38 20 " 5,4 100/100 " 10,7 100/100 "
11,7 100/100 " 39 40 etwas trübe 6,7 100/100 etwas trübe 13,5 100/100 etwas trü-13,9
100/100 be Vgl.B. 6 80 keine Transparenz / / - - - - - -
Beispiele
40 bis 52 Verschiedene Überzugszusammensetzungen, die in Tabelle XVII aufgeführt
sind, wurden auf verschiedene Formgegenstände wie in Tabelle XVII angegeben, aufgebracht.
Die Härte und Adhäsion der beschichteten Formkörper vor und nach dem Bewitterungstest
sind in Tabelle XVIII aufgeführt.
-
In Tabelle XVII bedeuten: MTMS - Methyltrime'thoxysilan MTBS - Methyltributoxysilan
VTES - Vinyitriäthoxysilan PTES - Phenyltriäthoxysilan TES - Tetraäthylsilikat
Tabelle
XVII Bei- Trialk- Teile Silikat Teile Aminoharz Teile Butyrol-Teile UV-Ab Teile
Härtungs- Teile spiel oxy- Harz sorber katalysa-Nr. silan tor 40 MTMS 200 - - U-VAN
20-SA 200 - - Viosorb- 15 HCl- 2,0 130 41 " 120 - - " 60 - - " 15 " 2,0 42 " 60
- - " 120 - - " 15 " 2,0 43 MTBS 240 - - " 200 - - 2-Hydroxy-15 " 2,0 4-methoxybenzophenon
44 VTES 244 - - " 200 - - Tinuvin-P 15 " 2,0 45 PTES 185 - - " 200 - - Viosorb90
15 " 2,0 46 MTMS 200 - - U-VAN 10-S1 182 - - - - " 2,0 47 " 162 TES 70 " 182 S-LEC-
12 - - " 4,0 BL-3 48 " 117 " 137 U-VAN 902 167 " 38 Visorb- 15 " 4,0 130 49 " 200
- - U-VAN 20-SA 50 - - " 15 AcONa 5,0 50 " 117 TES 137 " 50 S-LEC- 20 " 15 " 5,0
BL-3 51 " 200 - - " 200 - - " 15 HCl 4,0 52 " 117 TES 137 " 200 S-LEC- 37 " 15 "
4,0 BL-3
Tabelle XVII (Fortsetzung) Bei- zu beschichtende Gegenstände
Härtungsbedingungen spiel Nr. Temp. Zeit (°C) (Min.) 40 Polycarbonatplatte 130 60
41 " 130 60 42 " 130 60 43 " 130 60 44 " 130 60 45 " 130 60 46 " 130 60 47 " 130
60 48 " 130 60 49 Polycarbonatlinsen (durch Injektion 90 60 gegossener Gegenstand)
50 " 90 60 51 " 130 120 52 " 130 120 1 eine 55%ige Butanol/Xylol-Lösung aus butyliertem
Methylolharnstoff (ein Produkt der Mitsui Toatsu K.K.) 2 eine 60%ige Butanol/Xylol-Lösung
aus Benzoguanaminharz (ein Produkt der Mitsui Toatsu K.K.)
Tabelle
XVIII Bei- vor dem Bewitt. nach dem Bewitt.Test nach dem Bewitt.
-
spiel Test ~ ~ während 400 Stunden Test währ.800 Std.
-
Nr. Härte Adhäsion Härte Adhäsion Härte Adhäsion 40 6,1 100/100 12,9
100/100 19,8 100/100 41 5,7 " 11,7 " 18,4 " 42 7,3 " 13,2 " 20,6 " 43 6,8 " 13,0
" 20,5 " 44 7,4 " 13,9 " 21,3 " 45 8,0 " 15,0 " 23,0 " 46 8,3 " 15,7 " 22,8 81/100
47 6,9 II 12,1 " 13,9 77/100 48 7,0 " 14,0 " 13,5 100/100 49 7,3 " 10,9 " 11,9 79/100
50 6,3 " 9,8 " 10,5 92/100 51 7,4 " 13,7 II 13,5 83/100 52 5,5 ist 12,6 1I 11,4
100/100