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DE10117338A1 - Coating composition useful for producing permeation barrier coatings on plastic articles comprises an aromatic or alicyclic polyepoxide and amine-functional silica nanoparticles - Google Patents

Coating composition useful for producing permeation barrier coatings on plastic articles comprises an aromatic or alicyclic polyepoxide and amine-functional silica nanoparticles

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Publication number
DE10117338A1
DE10117338A1 DE2001117338 DE10117338A DE10117338A1 DE 10117338 A1 DE10117338 A1 DE 10117338A1 DE 2001117338 DE2001117338 DE 2001117338 DE 10117338 A DE10117338 A DE 10117338A DE 10117338 A1 DE10117338 A1 DE 10117338A1
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DE
Germany
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coating composition
composition according
amino
aromatic
coating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE2001117338
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German (de)
Inventor
Christoph Roth
Norbert Kraus
Frank Meier
Peter Krass
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schuetz GmbH and Co KGaA
Original Assignee
FEW Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft Wolfen mbH
Schuetz GmbH and Co KGaA
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Publication date
Application filed by FEW Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft Wolfen mbH, Schuetz GmbH and Co KGaA filed Critical FEW Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft Wolfen mbH
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Priority to PL35322802A priority patent/PL353228A1/en
Publication of DE10117338A1 publication Critical patent/DE10117338A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/50Amines
    • C08G59/504Amines containing an atom other than nitrogen belonging to the amine group, carbon and hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D163/00Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins

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Abstract

Coating composition comprises an aromatic or alicyclic polyepoxide and amine-functional silica nanoparticles.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer Permeationsschutzschicht, insbesondere für Kunststoffe, und Anwendungen von Permeationsschutzschichten, die insbesondere dazu eingerichtet sind, den Austritt von flüchtigen Kohlenwasserstoffen, Lösungsmitteln sowie Geruchs­ stoffen aus Hohlkörpern zu verhindern.The invention relates to a coating composition for Production of a permeation protection layer, in particular for Plastics, and applications of permeation protection layers, which are particularly designed to prevent the exit of volatile hydrocarbons, solvents and odor to prevent substances from hollow bodies.

Kunststoffe sind als Verpackungsmaterial heute unverzichtbar geworden. Der Vorteil ihres Einsatzes besteht in einer leich­ ten Formgebung, einem geringen Gewicht, einer kostengünstigen Herstellung und gute mechanische Eigenschaften. Sie finden An­ wendung sowohl als Hohlkörper wie auch in Form von Folien, wo­ bei als Kunststoffe vorzugsweise Polyolefine wie Polypropylen oder Polyethylen, Polyester, Polyamide, Polycarbonat oder Po­ lystyrol verwendet werden.Plastics are indispensable as packaging material today become. The advantage of using them is easy design, low weight, inexpensive Manufacturing and good mechanical properties. You will find An application both as a hollow body and in the form of foils, where in the case of plastics, preferably polyolefins such as polypropylene or polyethylene, polyester, polyamide, polycarbonate or Po lystyrene can be used.

Für viele Anwendungen ist die mangelhafte Barrierewirkung von Kunststoffen nachteilig, die eine Permeation von Gasen, Aroma­ stoffen oder Lösungsmitteln zulässt (siehe "Kunststoffe", 89 (1999) 4, S. 112). Bei Kunststofffolien wird dieser Nachteil weitgehend beseitigt, indem Mehrschichtfolien mit Sperrschich­ ten durch Coextrusion hergestellt werden. Als Polymere mit ei­ ner solchen Barrierewirkung eignen sich besonders Ethylen- Vinylalkohol-Copolymere oder Vinylidenchlorid-Copolymere. Des Weiteren ist bekannt, dass durch Bedampfung mit Metallen oder Metalloxiden im Vakuum Folien mit einer sehr guten Barriere­ wirkung erhalten werden (siehe GAK 2 (1997) 50, S. 102, "Coa­ ting" 10 (1997) S. 358, "Coating" 9 (1998) S. 314, "Neue Ver­ packung" 12 (1997) S. 22). Eine weitere Möglichkeit zur Erhö­ hung der Barrierewirkung von Folien besteht in der nachträglichen Beschichtung mit speziellen Lacken, wie beispielsweise Lithium- und Kaliumpolysilikaten (siehe US 5 882 798), Polysi­ loxanen in Kombination mit Aluminium- und Zirkoniumoxiden (siehe DE 196 15 192) oder Polymer/Polysiloxan-Hybridpoly­ meren. Als Polymere dafür sind u. a. Ethylen-Vinylalkohol- Copolymere, Polyurethane oder Polybutadien beschrieben (siehe WO 00/64647). Solche Folien sind besonders für aromadichte Verpackungen geeignet.For many applications, the poor barrier effect of Plastics disadvantageous, permeation of gases, aroma substances or solvents (see "Plastics", 89 (1999) 4, p. 112). This disadvantage becomes with plastic foils largely eliminated by using multilayer films with barrier layer ten be produced by coextrusion. As polymers with egg Such a barrier effect is particularly suitable for ethylene Vinyl alcohol copolymers or vinylidene chloride copolymers. Of It is also known that by vapor deposition with metals or Metal oxides in vacuum foils with a very good barrier effect can be obtained (see GAK 2 (1997) 50, p. 102, "Coa ting "10 (1997) p. 358," Coating "9 (1998) p. 314," Neue Ver pack "12 (1997) p. 22). Another possibility for increasing The barrier effect of foils consists in the subsequent  Coating with special varnishes, such as Lithium and potassium polysilicates (see US 5,882,798), Polysi loxanes in combination with aluminum and zirconium oxides (see DE 196 15 192) or polymer / polysiloxane hybrid poly mers. As polymers therefor u. a. Ethylene-vinyl alcohol Copolymers, polyurethanes or polybutadiene described (see WO 00/64647). Such films are especially for aroma-tight Suitable packaging.

Zur Vermeidung der Freisetzung von flüchtigen Komponenten aus Hohlkörpern ist bekannt, eine Barrierewirkung durch Fluorie­ rung oder Bedampfung mit SiOx zu erzielen. So werden insbeson­ dere bei der Herstellung von Kunststoff-Kraftstoffbehältern zahlreiche Verfahren praktiziert, die eine Permeation der Koh­ lenwasserstoffe vermindern sollen. Beispiele dafür sind neben der Fluorierung die Coextrusion mit EVOH (siehe "Kunststoffe" 88 (1998) 8, S. 1218) sowie eine Plasmapolymerisation mit flu­ orhaltigen Kohlenwasserstoffen (siehe EP 739 655) oder Silaza­ nen (siehe "Vak. Prax." 3 (1991) 1, S. 22).To avoid the release of volatile components Hollow bodies are known, a barrier effect through fluorine achieve or vaporization with SiOx. So in particular in the production of plastic fuel tanks practiced numerous methods that a permeation of Koh to reduce hydrogen fluoride. Examples of this are alongside the fluorination the coextrusion with EVOH (see "plastics" 88 (1998) 8, p. 1218) and a plasma polymerization with flu hydrocarbons (see EP 739 655) or Silaza nen (see "Vak. Prax." 3 (1991) 1, p. 22).

Des Weiteren ist bekannt, durch Beschichtung mit speziellen Lacken die Permeation der Kohlenwasserstoffe durch das Polyo­ lefin-Wandmaterial zu vermindern. Beispiele dafür sind Be­ schichtungszusammensetzungen auf der Basis von Polyepoxiden (DE 34 47 022), Diisocyanaten (EP 558 886), Formaldehyd- Harnstoff-Kondensaten (EP 35 292), Polysiloxanen (DE 39 25 901), Hybridpolymeren aus Polysiloxanen und Bisphenol A (DE 196 37 912), und Hybridpolymeren aus Polysiloxanen und Mal­ einsäure-Copolymeren (DE 196 28 481, DE 197 54 456).It is also known by coating with special Paint the permeation of the hydrocarbons through the polyo reduce lefin wall material. Examples of this are Be coating compositions based on polyepoxides (DE 34 47 022), diisocyanates (EP 558 886), formaldehyde Urea condensates (EP 35 292), polysiloxanes (DE 39 25 901), Hybrid polymers of polysiloxanes and bisphenol A (DE 196 37 912), and hybrid polymers from polysiloxanes and mal Acidic copolymers (DE 196 28 481, DE 197 54 456).

Die bekannten Verfahren zur Vermeidung der Permeation von flüchtigen Stoffen aus Kunststoffbehältern sind mit einer Rei­ he von Nachteilen behaftet. So lassen sich Metalloxidschichten durch Vakuumbeschichtung oder Plasmapolymerisation nur defi­ niert und rissfrei in geringer Schichtdicke außen aufbringen. The known methods for avoiding the permeation of volatile substances from plastic containers are with a Rei he suffered from disadvantages. This is how metal oxide layers can be only defi by vacuum coating or plasma polymerization Apply it on the outside in a thin layer and without cracks.  

Solche Schichten können somit bei der Befüllung oder auch durch Transport der Behälter leicht verletzt werden und so in ihrer Barrierewirkung signifikant beeinträchtigt werden. Bei der Fluorierung oder Coextrusion ist bei polaren, flüchtigen Komponenten nur eine unzureichende Barrierewirkung zu ver­ zeichnen. Des Weiteren sind Beschichtungen mit bekannten Poly­ siloxanen sehr spröde und können bei mechanischer Beanspru­ chung oder Deformation der Behälter leicht verletzt werden.Such layers can thus be used for filling or easily injured by transporting the container and so in their barrier effect are significantly impaired. at the fluorination or coextrusion is polar, volatile Components only an insufficient barrier effect to draw. Furthermore, coatings with known poly siloxanes very brittle and can with mechanical stress The container can be easily injured or deformed.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesser­ te Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung von Barriere oder Permeationsschutzschichten, insbesondere für Kunststoff­ hohlkörper, zu entwickeln. Die Beschichtungszusammensetzung soll insbesondere zur Herstellung von Schutzschichten zur Ver­ meidung der Permeation von Geruchsstoffen aus HDPE-Heizöltanks geeignet sein, durch konventionelle Beschichtungstechnologien wie Sprüh- oder Tauchlackierung aufgebracht werden können und bei einer Temperatur < 100°C härtbar sein.The object of the present invention is to improve coating composition for the production of barrier or permeation protection layers, especially for plastics hollow body to develop. The coating composition is intended in particular for the production of protective layers for ver avoidance of permeation of odorous substances from HDPE heating oil tanks be suitable through conventional coating technologies how spray or dip painting can be applied and be curable at a temperature <100 ° C.

Diese Aufgabe wird durch eine Beschichtungszusammensetzung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausfüh­ rungsformen und Anwendungen der Beschichtungszusammensetzung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This task is accomplished with a coating composition solved the features of claim 1. Advantageous execution Forms and applications of the coating composition result from the dependent claims.

Die Grundidee der Erfindung ist es, eine Beschichtungszusam­ mensetzung anzugeben, die mindestens aromatisches oder cyklo­ aliphatisches Polyepoxid und aminofunktionelle Nanopartikel auf der Basis von Siliziumdioxid enthält sowie ggf. mit einer vernetzbaren Fluorverbindung modifiziert ist. Gemäß einer be­ vorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Schutz­ schichtzusammensetzung
The basic idea of the invention is to provide a coating composition which contains at least aromatic or cyclo aliphatic polyepoxide and amino-functional nanoparticles based on silicon dioxide and is modified, if appropriate, with a crosslinkable fluorine compound. According to a preferred embodiment of the invention, the protective layer composition contains

  • a) 25 bis 80 Gew.-% aromatisches oder cycloaliphatisches Polyepoxid,a) 25 to 80 wt .-% aromatic or cycloaliphatic polyepoxide
  • b) 20 bis 75 Gew.-% aminofunktionelles Nanopartikel auf der Basis von Siliziumdioxid, und b) 20 to 75 wt .-% amino functional nanoparticles on the Base of silicon dioxide, and  
  • c) 0 bis 5 Gew.-% vernetzbare Fluorverbindung.c) 0 to 5% by weight of crosslinkable fluorine compound.

Polyepoxide im Sinne der Erfindung sind organische Verbindun­ gen, die mindestens zwei Epoxidgruppen aufweisen. Beispiele dafür sind:
Bisphenol A - Diglycidether,
Bisphenol A - Epoxidharze,
Bisphenol F - Diglycidether,
Hydrierter Bisphenol A - Diglycidether,
Phenol-Novolack - Epoxidharze, und
Kresol-Novolack - Epoxidharze.
For the purposes of the invention, polyepoxides are organic compounds which have at least two epoxy groups. Examples include:
Bisphenol A - diglycidyl ether,
Bisphenol A - epoxy resins,
Bisphenol F - diglycidyl ether,
Hydrogenated bisphenol A - diglycidyl ether,
Phenol novolack - epoxy resins, and
Cresol Novolack - epoxy resins.

Um eine hohe Netzwerkdichte bei der Härtung zu erzielen, wer­ den vorzugsweise Polyepoxide mit einem Epoxiäquivalent von 160 bis 400 verwendet. Um eine gute Mischbarkeit der Komponenten zu erhalten, werden die Epoxide in Lösungsmitteln wie Aceton, Cyclohexanon, Methylethylketon oder Ethylenglykolmonobutyl­ ether gelöst, wobei in Abhängigkeit von der Beschichtungstech­ nologie eine Konzentrationsbereich von 10 bis 50 Gew.-% ge­ wählt wird.In order to achieve a high network density during hardening, who preferably polyepoxides with an epoxy equivalent of 160 used up to 400. To ensure good miscibility of the components to get the epoxides in solvents like acetone, Cyclohexanone, methyl ethyl ketone or ethylene glycol monobutyl ether dissolved, depending on the coating tech nology a concentration range of 10 to 50 wt .-% ge is chosen.

Die aminofunktionellen Nanopartikel können in an sich bekann­ ter Weise durch Sol/Gel-Technologie hergestellt werden, indem aminofunktionelle Trialkoxysilane hydrolysiert und kondensiert werden. Beispiele für solche Alkoxysilane sind:
Aminopropyltrimethoxysilan,
Aminopropyltriethoxysilan, und
N-Aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilan.
The amino-functional nanoparticles can be produced in a manner known per se by sol / gel technology by hydrolyzing and condensing amino-functional trialkoxysilanes. Examples of such alkoxysilanes are:
aminopropyltrimethoxysilane,
Aminopropyltriethoxysilane, and
N-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane.

Diese Reaktion wird vorzugsweise in polaren Lösungsmitteln, wie beispielsweise Ethanol, Propanol, Methoxypropanol, Ethy­ lenglykolmonoethylether oder Ethylenglykolmonobutylether durchgeführt. Mit dieser Technologie werden aminofunktionelle Nanopartikel mit einer Teilchengröße von 0,005 µm bis 0,020 µm erhalten. Es ist aber erfindungsgemäß auch möglich, konventionelle Siliziumoxidpartikel durch Behandlung mit Aminoalkyltri­ alkoxysilanen zu funktionalisieren, wobei bevorzugt eine Aus­ gangsteilchengröße der Partikel von 0,08 µm bis 0,20 µm ge­ wählt wird.This reaction is preferably carried out in polar solvents, such as ethanol, propanol, methoxypropanol, ethyl lenglycol monoethyl ether or ethylene glycol monobutyl ether carried out. This technology makes amino functional Nanoparticles with a particle size of 0.005 µm to 0.020 µm receive. However, it is also possible according to the invention, conventional  Silicon oxide particles by treatment with aminoalkyl tri functionalize alkoxysilanes, preferably an off aisle particle size of the particles from 0.08 µm to 0.20 µm is chosen.

Als vernetzbare Fluorverbindungen eignen sich:
Perfluoralkohole mit mindestens 4 Kohlenstoffatomen,
Perfluorcarbonsäuren,
Fluorpolyethercarbonsäuren,
Fluorpolyethersilane, und
Disilane.
Crosslinkable fluorine compounds are:
Perfluoroalcohols with at least 4 carbon atoms,
perfluorocarboxylic
Fluorpolyethercarbonsäuren,
Fluoropolyether silanes, and
Disilanes.

Beispiele für solche Verbindungen sind:
Cl(C3F6O)n-CF2COOH
Cl(C3F6O)n-CF2CH2OH
Examples of such connections are:
Cl (C 3 F 6 O) n-CF 2 COOH
Cl (C 3 F 6 O) n-CF 2 CH 2 OH

(EtO)3Si-CF2O(CF2CF2O)m(CF2C)nCF2-Si(OEt)3 (EtO) 3 Si-CF 2 O (CF 2 CF 2 O) m (CF 2 C) nCF 2 -Si (OEt) 3

Die Herstellung der Beschichtungslösung erfolgt durch Mischen der Komponenten bei Raumtemperatur, wobei das gelöste Polyepo­ xid vorgelegt wird und unter Rührung die anderen Komponenten zugegeben werden. Um mit der Beschichtungszusammensetzung Schutzschichten mit einer besonders hohen Barrierewirkung zu erzielen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Mischung aus den Komponenten mindestens drei Stunden reift. Je nach Kon­ zentration kann die Beschichtungslösung ohne Gelierung ein bis fünf Tage aufbewahrt werden. The coating solution is prepared by mixing of the components at room temperature, the dissolved polyepo xid is submitted and stirring the other components be added. To deal with the coating composition Protective layers with a particularly high barrier effect achieve, it is preferably provided that the mixture of the components matures for at least three hours. Depending on the con The coating solution can be concentrated up to without gelation be kept for five days.  

Die bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen Beschichtungs­ zusammensetzung besteht in der Herstellung von Permeations­ schutzschichten, insbesondere auf Kunststoffoberflächen, z. B. von Folien oder Formkörpern. Besonders vorteilhaft hat sich die Beschichtung von Kunststoffhohlkörpern, z. B. Tanks, er­ wiesen.The preferred application of the coating according to the invention composition consists in the production of permeations protective layers, especially on plastic surfaces, e.g. B. of foils or moldings. Has been particularly advantageous the coating of plastic hollow bodies, e.g. B. tanks, he grasslands.

Die Beschichtung der Kunststoffhohlkörper erfolgt nach an sich bekannten Verfahren, wie beispielsweise Tauch- oder Spritzla­ ckierung. Die Beschichtung kann außen und/oder innen erfolgen. Für eine sehr gute Barrierewirkung wird vorzugsweise eine Tro­ ckenschichtdicke von 3 µm bis 30 µm gebildet. Die aufgebrachten Schichten werden ca. 15 min luftgetrocknet und bei 50 bis 95°C gehärtet. Um eine dauerhafte Verankerung der Schutzschicht auf den Kunststoffen zu gewähren, wird bevorzugt, insbesondere bei Polyolefinen, eine Vorbehandlung in Form einer Beflammung, Ko­ ronabehandlung, Plasmabehandlung oder Fluorierung durchge­ führt.The coating of the hollow plastic body takes place per se known methods, such as dipping or spraying ckierung. The coating can take place outside and / or inside. For a very good barrier effect, a tro Top layer thickness of 3 microns to 30 microns formed. The angry Layers are air dried for approx. 15 min and at 50 to 95 ° C hardened. To permanently anchor the protective layer on Granting the plastics is preferred, especially for Polyolefins, a pretreatment in the form of flame treatment, Ko rona treatment, plasma treatment or fluorination leads.

Die Permeationsschutzschicht zeichnet sich durch eine sehr gu­ te Barrierewirkung aus und verhindert wirkungsvoll die uner­ wünschte Freisetzung von flüchtigen Geruchsstoffe aus Kunst­ stoffbehältern. Die geringe Härtungstemperatur ermöglicht es, auch Kunststoffe zu beschichten, die bereits bei 110°C ihre Formbeständigkeit verlieren würden, wie beispielsweise HDPE. Ein weiterer Vorteil besteht in der Elastizität und geringen Schrumpfung der Lackschichten bei der Härtung, so dass auch im Vergleich zu den bekannten Polysiloxanschichten hohe Schicht­ dicken realisiert werden können. Bei einer Innenbeschichtung verhindern die erfindungsgemäßen Schutzschichten auch uner­ wünschte Permeation von weichmachenden Stoffen in das Polymer­ material, so dass dadurch die mechanischen Eigenschaften der Kunststoffhohlkörper erhalten werden. Umgekehrt können sie auch eine unerwünschte Permeation von Weichmachern aus den Kunststoffen wirkungsvoll unterdrücken und so einer Versprödung dieser entgegenwirken. Durch den Einbau von Fluorverbin­ dungen wird zusätzlich eine Antihaftwirkung erzielt, die eine leichtere Reinigung von Behältern ermöglicht.The permeation protection layer is characterized by a very good th barrier effect and effectively prevents the un Desired release of volatile fragrances from art material containers. The low curing temperature enables also to coat plastics that are already at 110 ° C Would lose dimensional stability, such as HDPE. Another advantage is the elasticity and low Shrinkage of the lacquer layers during hardening, so that even in the High layer compared to the known polysiloxane layers thick can be realized. With an inner coating prevent the protective layers according to the invention wanted permeation of plasticizers into the polymer material, so that the mechanical properties of the Plastic hollow body can be obtained. Conversely, they can also an undesired permeation of plasticizers from the Effectively suppress plastics and thus embrittlement  counteract this. By installing fluorine a non-stick effect is also achieved allows easier cleaning of containers.

Die erfindungsgemäßen Schutzschichten werden vorzugsweise bei der Herstellung von Heizöltanks, Kraftstofftanks, Verpackungs­ materialien oder Transportbehälter für Öle, Kraftstoffe oder Lösungsmittel angewendet.The protective layers according to the invention are preferably used in the production of fuel oil tanks, fuel tanks, packaging materials or transport containers for oils, fuels or Solvent applied.

Ausführungsbeispieleembodiments Beispiel 1example 1 Herstellung des aminofunktionellen NanopartikelProduction of the amino functional nanoparticle

In einem 2-Liter-Glasreaktor, der heizbar und mit einem Rührer versehen ist, werden 800 ml Ethanol und 200 ml destilliertes Wasser gegeben. Nach Mischung werden dazu innerhalb von 15 min 200 ml Aminopropyltrimethoxysilan dosiert. Die Mischung wird 60 min bei Raumtemperatur gerührt und dann bei 50°C acht Stun­ den gerührt. Es wird eine aminofunktionelles Sol erhalten, das vor Einsatz noch 3 Tage bei Raumtemperatur gelagert wird.In a 2 liter glass reactor that is heatable and with a stirrer is provided, 800 ml of ethanol and 200 ml of distilled Given water. After mixing, this is done within 15 min 200 ml of aminopropyltrimethoxysilane metered. The mixture will Stirred for 60 min at room temperature and then eight hours at 50 ° C that stirred. An amino functional sol is obtained which be stored at room temperature for 3 days before use.

Beispiel 2Example 2

Eine 0,5-Liter HDPE-Flasche (Wandstärke 1,5 mm), die vorher mit Sauerstoffplasma behandelt wurde, wird durch Tauchbe­ schichtung außen mit folgender Zusammensetzung beschichtet:
400 g Bisphenol A-Diglycidether (10 Gew.-%ig in Ace­ ton/Cyclohexanon 3/1) Epoxidäquivalent = 185
300 ml aminofunktionelle Nanopartikel (Sol gemäß Beispiel 1)
Nach Lufttrocknung erfolgt 45 min Härtung bei 85°C. Es wird eine Trockenschichtdicke von 6,4 µm erhalten.
A 0.5 liter HDPE bottle (wall thickness 1.5 mm) that was previously treated with oxygen plasma is coated on the outside with the following composition:
400 g bisphenol A diglycidyl ether (10% by weight in acetone / cyclohexanone 3/1) epoxide equivalent = 185
300 ml amino functional nanoparticles (sol according to example 1)
After air drying, curing takes place at 85 ° C. for 45 min. A dry layer thickness of 6.4 μm is obtained.

Beispiel 3Example 3

Analog zu Beispiel 2 erfolgt eine Beschichtung durch Tauchla­ ckierung mit folgender Zusammensetzung:
180 g Bisphenol F - Diglycidether (25 Gew.-%ig in Ace­ ton/Cyclohexanon 3/1) Epoxidäquivalent = 160
384 ml aminofunktionelle Nanopartikel (Sol gemäß Beispiel 1)
Es wird eine Trockenschichtdicke von 8,2 µm erhalten.
Analogously to Example 2, coating is carried out by dip coating with the following composition:
180 g bisphenol F - diglycidyl ether (25% by weight in acetone / cyclohexanone 3/1) epoxy equivalent = 160
384 ml amino functional nanoparticles (sol according to example 1)
A dry layer thickness of 8.2 μm is obtained.

Beispiel 4Example 4

Analog zu Beispiel 2 erfolgt eine Außenbeschichtung durch Tauchlackierung mit folgender Zusammensetzung:
400 g Novolack-Epoxidharz (10 Gew.-%ig in Aceton/Cyclohaxanon 3/1) Epoxidäquivalent = 178
316 ml aminofunktionelle Nanopartikel (Sol gemäß Beispiel 1)
Es wird eine Trockenschichtdicke von 5,5 µm erhalten.
Analogous to example 2, an outer coating is carried out by dip coating with the following composition:
400 g novolack epoxy resin (10% by weight in acetone / cyclohaxanone 3/1) epoxy equivalent = 178
316 ml amino functional nanoparticles (sol according to example 1)
A dry layer thickness of 5.5 μm is obtained.

Beispiel 5Example 5

Analog zu Beispiel 2 erfolgt eine Außenbeschichtung durch Tauchlackierung mit folgender Zusammensetzung:
400 g Bisphenol A-Diglycidether (10 Gew.-%ig in Ace­ ton/Cyclohexanon 3/1) Epoxidäquivalent = 190
600 ml aminofunktionelle Nanopartikel (Sol gemäß Beispiel 1)
1,4 g Fluorpolyethersilan (Fluorolink F 7007, Ausimont) Es wird eine Trockenschichtdicke von 4,5 µm erhalten. Die Schicht besitzt antiadhäsive Eigenschaften. Durch Randwinkel­ messung (Krüss G 10) wird ein Randwinkel (Wasser) von 102° erhalten.
Analogous to example 2, an outer coating is carried out by dip coating with the following composition:
400 g bisphenol A diglycidyl ether (10% by weight in acetone / cyclohexanone 3/1) epoxy equivalent = 190
600 ml amino functional nanoparticles (sol according to example 1)
1.4 g fluoropolyether silane (Fluorolink F 7007, Ausimont) A dry layer thickness of 4.5 µm is obtained. The layer has anti-adhesive properties. A contact angle (water) of 102 ° is obtained by contact angle measurement (Krüss G 10).

Beispiel 6Example 6

Es erfolgt eine Innenbeschichtung der Flasche durch Befüllung und anschließender Entleerung mit folgender Zusammensetzung:
360 g Novolack-Epoxidharz (25 Gew.-%ig in Aceton/Cyclohexanon 3/1) Epoxidäquivalent = 204
720 ml aminofunktionelle Nanopartikel (Sol gemäß Beispiel 1)
Es wird eine Trockenschichtdicke von 8,5 µm erhalten.
The bottle is internally coated by filling and then emptying with the following composition:
360 g novolack epoxy resin (25% by weight in acetone / cyclohexanone 3/1) epoxy equivalent = 204
720 ml amino functional nanoparticles (sol according to example 1)
A dry layer thickness of 8.5 μm is obtained.

Beispiel 7Example 7

Es erfolgt eine Außenlackierung durch Spritzlackierung einer durch Fluorierung vorbehandelten Flasche mit folgender Zusam­ mensetzung:
120 g Novolack-Epoxidharz (10 Gew.-%ig in Aceton/cyclohexanon 3/1) Epoxidäquivalent = 178
95 ml aminofunktionelle Nanopartikel (Sol gemäß Beispiel 1)
Es wird eine Trockenschichtdicke von 16 µm erhalten.
The exterior is painted by spray painting a bottle pretreated by fluorination with the following composition:
120 g novolack epoxy resin (10% by weight in acetone / cyclohexanone 3/1) epoxy equivalent = 178
95 ml amino-functional nanoparticles (sol according to example 1)
A dry layer thickness of 16 μm is obtained.

Beispiel 8Example 8 Bestimmung der Barrierewirkung der SchutzschichtenDetermination of the barrier effect of the protective layers

Zur Charakterisierung der Barrierewirkung der aufgebrachten Schutzschichten wird eine Befüllung der Flaschen mit 250 ml Heizöl vorgenommen. Die Flaschen werden mit Metallfolie ver­ siegelt und in 5 Liter luftdicht abschließbaren Metallbehäl­ tern bei 40°C vier Wochen gelagert. Die Freisetzung der flüchtigen Bestandteile aus den Flaschen wird charakterisiert durch Geruchseinschätzung, Gewichtsverlust der Flaschen sowie gaschromatographischer Analyse des Metallbehälterinnenraumes.To characterize the barrier effect of the applied Protective layers will fill the bottles with 250 ml Made of heating oil. The bottles are sealed with metal foil seals and in 5 liter airtight lockable metal containers stored at 40 ° C for four weeks. The release of the volatile components from the bottles are characterized through odor assessment, weight loss of the bottles as well gas chromatographic analysis of the interior of the metal container.

Folgende Ergebnisse werden erhalten:
The following results are obtained:

Benotunggrading

Note 5 = sehr intensiver Geruch
Note 3 = wahrnehmbarer Geruch
Note 2 = kaum wahrnehmbarer Geruch
Note 1 = kein Geruch
Grade 5 = very intense smell
Grade 3 = noticeable smell
Grade 2 = barely noticeable smell
Grade 1 = no smell

Die erfindungsgemäßen Schichten der Beispiele 2 bis 7 zeigen eine sehr hohe Barrierewirkung und unterdrücken die Permeation der flüchtigen Geruchsstoffe des Heizöles durch das Kunst­ stoffwandmaterials.The layers of Examples 2 to 7 according to the invention show a very high barrier effect and suppress permeation of the volatile scents of heating oil through art fabric wall materials.

Claims (9)

1. Beschichtungszusammensetzung, insbesondere zur Herstellung von Permeationsschutzschichten für Kunststoffe, die aromati­ sche oder cykloaliphatische Polyepoxide und aminofunktionelle Nanopartikel auf der Basis von Siliziumdioxid enthält.1. Coating composition, especially for production of permeation protection layers for plastics that aromati cal or cycloaliphatic polyepoxides and amino functional ones Contains nanoparticles based on silicon dioxide. 2. Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 1, die mindes­ tens eine vernetzbare Fluorverbindung enthält.2. Coating composition according to claim 1, the at least contains at least one crosslinkable fluorine compound. 3. Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, die enthält:
  • a) 25 bis 80 Gew.-% aromatischen oder cycloaliphatischen Poly­ epoxid,
  • b) 20 bis 75 Gew.-% aminofunktionelle Nanopartikel auf Basis von Siliziumdioxid,
  • c) 0 bis 5 Gew.-% vernetzbare Fluorverbindung.
3. A coating composition according to claim 1 or 2, which contains:
  • a) 25 to 80% by weight of aromatic or cycloaliphatic poly epoxide,
  • b) 20 to 75% by weight of amino-functional nanoparticles based on silicon dioxide,
  • c) 0 to 5% by weight of crosslinkable fluorine compound.
4. Beschichtungszusammensetzung gemäß einem der vorhergehen­ den Ansprüche, bei der die aminofunktionellen Nanopartikel durch Hydrolyse und Kondensation von aminofunktionellen Sila­ nen gebildet sind.4. Coating composition according to one of the preceding the claims where the amino functional nanoparticles by hydrolysis and condensation of amino-functional sila NEN are formed. 5. Beschichtungszusammensetzung gemäß einem der vorhergehen­ den Ansprüche, bei der die Partikelgröße der aminofunktionel­ len Nanopartikel im Bereich von 0,005 µm bis 3 µm liegt.5. Coating composition according to one of the preceding the claims, in which the particle size of the amino functional len nanoparticles is in the range of 0.005 µm to 3 µm. 6. Beschichtungszusammensetzung gemäß einem der vorhergehen­ den Ansprüche, bei der das Polyepoxid durch ein Novolack- Epoxid gebildet wird. 6. Coating composition according to one of the preceding the claims, in which the polyepoxide is coated with a novolac Epoxy is formed.   7. Verwendung einer Beschichtungszusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung mindestens einer Permeationsschutzschicht auf Kunststoffoberflächen.7. Use of a coating composition according to one of the preceding claims for the production of at least one Permeation protection layer on plastic surfaces. 8. Verwendung einer Beschichtungszusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung von Permeationsschutz­ schichten auf Kunststoffhohlkörpern, insbesondere HDPE- Heizöltanks aus Kunststoff.8. Use of a coating composition according to one of claims 1 to 6 for the production of permeation protection layers on hollow plastic bodies, especially HDPE Plastic heating oil tanks. 9. Verfahren zur Herstellung einer Permeationsschutzschicht auf einer Kunststoffoberfläche, bei dem eine Beschichtungszusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 durch Sprüh- oder Tauchlackierung auf die Oberfläche aufgebracht wird.9. Process for producing a permeation protection layer on a plastic surface where one Coating composition according to one of claims 1 to 6 by spray or dip painting on the surface is applied.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8450451B2 (en) * 2002-10-16 2013-05-28 Sintef Epoxy resin curing agent for enhanced wear resistance and weatherability of cured materials

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