DE3917535A1 - Scratch-resistant materials - prepd. by hydrolysis of silane-based mixt. with removal of volatile hydrolysis prods. before applying coating or moulding - Google Patents

Scratch-resistant materials - prepd. by hydrolysis of silane-based mixt. with removal of volatile hydrolysis prods. before applying coating or moulding

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Abstract

Scratch-resistant materials (I) are prepd. from a compsn. (II) obtd. by hydrolytic precondensation, opt. in the presence of a catalyst, of (a) 25-95 mol% organofunctional silane(s) of formula (R')mSiX4-m and/or an oligomer thereof, (b) 5-75 mol% cpd(s) of formula AlR3 or MR4 and/or an oligomer therefrom and/or an opt. complexed Al salt of an (in)organic acid and opt. (c) 0-70 mol% soluble in the reaction medium), poorly volatile oxide(s) of element(s) of Main Gp. Ia-Va or Sub Gps. IIb, IIIb, Vb-VIIIb or cpd(s). which form such oxide(s) under the reaction conditions, with less than the amt. of water required for complete hydrolysis of all the hydrolysable gps.; (II) is either (i) further condensed by addn. of more water to effect partial or complete hydrolysis of the remaining gps., then applied to a substrate or subjected to a moulding process, or (ii) applied to a substrate or moulded and then further condensed in an atmos. contg. water vapour, and then hardened; the novelty is that the volatile hydrolysis prods. are partly removed by evapn. at the latest before application to the substrate or moulding. In the formulae: R' = alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, aralkyl, alkylaryl, aralkenyl, alkenylaryl, aralkynyl or opt. substd. alkynylaryl, etc.; X = H, Hal, alkoxy, acyloxy, alkylcarbonyl, alkoxycabronyl or N(R")2 (with R" = H and/or alkyl); m = 1, 2 or 3; R = Hal, alkyl, alkoxy, acyloxy or OH (opt. partly or completely replaced by chelating ligands; M = Ti or Zr. USE/ADVANTAGE - Coatings have considerably higher scratch resistance and wear resistance; the rheological properties and viscosity of the compsn. can be controlled by varying the amt. of volatile prods. removed by evapn., and

Description

Kratzfeste Materialien, insbesondere kratzfeste Beschichtungen, auf der Basis anorganisch-organischer Polymerer bzw. organisch modifizierter Kieselsäureester sind seit einigen Jahren bekannt und werden in einigen Fällen auch schon im industriellen Maßstab hergestellt.Scratch-resistant materials, especially scratch-resistant Coatings, based on inorganic-organic Are polymeric or organically modified silicic acid esters known for a few years and in some cases are also already manufactured on an industrial scale.

In der EP-A-1 71 493 wird ein Verfahren zur Herstellung kratzfester Beschichtungen beschrieben, bei dem ein Lack, der erhalten worden ist durch hydrolytische Vorkondensation einer Titan- oder Zirkonverbindung und eines organofunktionellen Silans sowie gegebenenfalls eines schwerflüchtigen Oxids eines Elements der Hauptgruppen Ia bis Va oder der Nebengruppen IVb oder Vb des Periodensystems oder einer Verbindung, die unter den Reaktionsbedingungen ein derartiges Oxid bildet, mit unterstöchiometrischen Mengen an Wasser und anschließende Zugabe einer Wassermenge, die zur Hydrolyse der verbliebenen hydrolysierbaren Gruppen erforderlich ist, auf ein Substrat aufgebracht und gehärtet wird.EP-A-1 71 493 describes a process for the production scratch-resistant coatings described in which a paint, which has been obtained by hydrolytic precondensation a titanium or zirconium compound and one organofunctional silane and optionally one hardly volatile oxide of an element of main groups Ia to Va or subgroups IVb or Vb of the periodic table or a compound that is under the reaction conditions such oxide forms with substoichiometric amounts Water and then adding an amount of water to the Hydrolysis of the remaining hydrolyzable groups is applied to a substrate and hardened becomes.

Nach diesem Verfahren hergestellte titanhaltige Beschichtungen, die eine Schichtdicke von mehr als 20 µm aufweisen, werden z. B. von einem Vickers-Diamant unter 50 g Belastung nicht zerkratzt. Im "taber-abraser-Test" zeigen diese Beschichtungen nach 500 Cyclen (500 g Auflagegewicht) Streulichtverluste von etwa 2%.Titanium-containing products produced by this process Coatings that have a layer thickness of more than 20 µm have z. B. from a Vickers diamond under 50 g Load not scratched. Show in the "taber abraser test" these coatings after 500 cycles (500 g coating weight) Scattered light losses of around 2%.

Diese guten mechanischen Eigenschaften können in der Regel jedoch nur durch Mehrfachbeschichtung realisiert werden. Einfachbeschichtungen weisen eine geringere Kratzfestigkeit und geringere Abriebfestigkeit auf. Weiterhin kommt bei diesen Beschichtungen die gute Abriebfestigkeit im "taber-abraser-Test" erst nach relativ vielen Cyclen (ca. 200) voll zur Geltung.These good mechanical properties can usually however, this can only be achieved by multiple coating. Single coatings have a lower scratch resistance and lower abrasion resistance. Furthermore comes with these Coatings the good abrasion resistance in the "taber abraser test" only after a relatively large number of cycles (approx. 200) fully effective.

Ersetzt man in diesen Beschichtungen das Titan durch Aluminium (siehe z. B. DE-OS 38 28 098), so werden Beschichtungen erhalten, die sich sowohl durch eine hohe Abriebfestigkeit (1,5% Streulichtverluste bei 500 Cyclen), als auch durch eine hohe Bewitterungsbeständigkeit und Korrosionsschutzwirkung auszeichnen. Auch bei diesen Systemen lassen sich die positiven Eigenschaften jedoch meist nur mit einem Mehrschichtaufbau voll zur Geltung bringen.In these coatings, titanium is replaced by aluminum  (see e.g. DE-OS 38 28 098), so coatings obtained, which is characterized both by high abrasion resistance (1.5% scattered light loss at 500 cycles), as well as through a high weather resistance and corrosion protection award. With these systems, too positive properties, however, usually only with one Bring the multi-layer structure to its full advantage.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die bekannten Zusammensetzungen für die Herstellung kratzfester Materialien auf der Basis von organofunktionellen Silanen hinsichtlich Kratz- und Abriebfestigkeit so zu verbessern, daß auch mit Einfachbeschichtungen Werte erzielt werden können, die bei den bekannten Zusammensetzungen in der Regel nur durch eine (zeit- und kostenintensive) Mehrfachbeschichtung erhalten werden können.An object of the present invention is therefore that known compositions for the production of scratch-resistant Materials based on organofunctional silanes to improve in terms of scratch and abrasion resistance, that values can also be achieved with single coatings can, with the known compositions usually only by one (time and cost intensive) Multiple coating can be obtained.

Weiterhin werden bei den oben angeführten Verfahren aus Gründen der Zugänglichkeit bevorzugt Ausgangsmaterialien eingesetzt, die bei der Hydrolyse zur Bildung von niedrig-siedenden Verbindungen führen, insbesondere Alkoholen wie Methanol und Ethanol. Bekanntlich ist Methanol eine giftige Verbindung, die außerdem einen relativ niedrigen Flammpunkt aufweist. Es ist deshalb wünschenswert, daß bei der Härtung von kratzfesten Beschichtungen bzw. Formkörpern möglichst wenig giftige und leicht entzündliche Hydrolyseprodukte in die Umgebung gelangen.Furthermore, the procedures outlined above Starting materials are preferred for reasons of accessibility used in the hydrolysis to form lead low-boiling compounds, especially alcohols like methanol and ethanol. As is well known, methanol is one toxic compound that is also a relatively low Flash point. It is therefore desirable that at the hardening of scratch-resistant coatings or moldings as little toxic and highly flammable as possible Hydrolysis products get into the environment.

Es ist deshalb ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von kratzfesten Materialien und eine dafür geeignete Zusammensetzung zur Verfügung zu stellen, die insbesondere bei der Härtung zu einer geringeren Umweltbelastung durch Freisetzung von giftigen und/oder leicht entzündlichen Dämpfen führt.It is therefore another object of the present invention a process for the production of scratch resistant materials and to provide a suitable composition, which in particular when hardening to a lesser Environmental pollution due to release of toxic and / or light flammable vapors.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß die obigen Ziele verwirklicht werden können, wenn man aus den bekannten Zusammensetzungen vor dem Aufbringen auf das Substrat bzw. vor dem Formgebungsschritt einen Teil der darin enthaltenen relativ leicht-flüchtigen Bestandteile durch Abdampfen entfernt. Unerwarteterweise beeinflußt dieses Abdampfen die Verwendbarkeit der entsprechenden Zusammensetzung für ein Beschichtungs- bzw. Formgebungsverfahren nicht, führt aber dennoch dazu, daß bei der Härtung weniger leicht flüchtige und giftige Hydrolyseprodukte in die Atmosphäre gelangen. Noch überraschender ist es jedoch, daß die Entfernung eines Teils der flüchtigen Hydrolyseprodukte vor der Beschichtung bzw. Formgebung zu einer erheblichen Steigerung der Kratz- und Abriebfestigkeit der resultierenden Produkte führt.Surprisingly, it has now been found that the above objectives  can be realized if one from the known Compositions before application to the substrate or before the molding step, part of the contained therein relatively volatile components by evaporation away. This evaporation unexpectedly affects the Availability of the appropriate composition for a Coating or shaping processes do not, but do nevertheless to the fact that the hardening is less volatile and toxic hydrolysis products get into the atmosphere. Still However, it is more surprising that the removal of a part the volatile hydrolysis products before coating or Shaping to a significant increase in scratching and Abrasion resistance of the resulting products leads.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb ein Verfahren zur Herstellung von kratzfesten Materialien, bei dem man eine Zusammensetzung, die erhalten worden ist durch hydrolytische Vorkondensation, gegebenenfalls in Anwesenheit eines Kondensationskatalysators, vonThe subject of the present invention is therefore a Process for the production of scratch-resistant materials which one has a composition that has been obtained by hydrolytic precondensation, if necessary in the presence a condensation catalyst

  • a) mindestens einem organofunktionellen Silan der Formel I R′ m SiX(4-m) (I)in der die Gruppen X, die gleich oder verschieden sein können, Wasserstoff, Halogen, Alkoxy, Acyloxy, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl oder -NR′′₂ (R′′ = H und/oder Alkyl) bedeuten und die Reste R′, die gleich oder verschieden sein können, Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Aryl, Arylalkyl, Alkylaryl, Arylalkenyl, Alkenylaryl, Arylalkinyl oder Alkinylaryl darstellen, wobei diese Reste durch O- oder S-Atome oder die Gruppe -NR′′ unterbrochen sein können und einen oder mehrere Substituenten aus der Gruppe der Halogene und der gegebenenfalls substituierten Amino-, Amid-, Aldehyd-, Keto-, Alkylcarbonyl-, Carboxy-, Mercapto-, Cyano-, Hydroxy-, Alkoxy-, Alkoxycarbonyl-, Sulfonsäure-, Phosphorsäure-, Acryloxy-, Methacryloxy-, Epoxy- oder Vinylgruppen tragen können und m den Wert 1, 2 oder 3 hat,
    und/oder einem davon abgeleiteten Oligomeren, in einer Menge von 25 bis 95 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmolzahl der (monomeren) Ausgangskomponenten;
    a) at least one organofunctional silane of the formula I R ' m SiX (4- m) (I) in which the groups X, which may be the same or different, are hydrogen, halogen, alkoxy, acyloxy, alkylcarbonyl, alkoxycarbonyl or -NR''₂ (R '' = H and / or alkyl) and the radicals R ', which may be the same or different, represent alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, arylalkyl, alkylaryl, arylalkenyl, alkenylaryl, arylalkynyl or alkynylaryl, these radicals being represented by O or S atoms or the group -NR '' may be interrupted and one or more substituents from the group of halogens and the optionally substituted amino, amide, aldehyde, keto, alkylcarbonyl, carboxy, mercapto , Cyano, hydroxyl, alkoxy, alkoxycarbonyl, sulfonic acid, phosphoric acid, acryloxy, methacryloxy, epoxy or vinyl groups and m has the value 1, 2 or 3,
    and / or an oligomer derived therefrom, in an amount of 25 to 95 mol%, based on the total number of moles of the (monomeric) starting components;
  • b) mindestens einer Verbindung die ausgewählt ist aus Verbindungen der Summenformeln II und III AlR₃ (II)MR₄ (III)(M = Ti, Zr)in welchen die Reste R, die gleich oder verschieden sein können, Halogen, Alkyl, Alkoxy, Acyloxy oder Hydroxy bedeuten, wobei die soeben genannten Gruppen ganz oder teilweise durch Chelatliganden ersetzt sein können,
    und/oder einem davon abgeleiteten Oligomeren
    und/oder einem gegebenenfalls komplexierten Aluminiumsalz einer anorganischen oder organischen Säure, in einer Menge von 5 bis 75 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmolzahl der (momomeren) Ausgangskomponenten; und gegebenenfalls
    b) at least one compound which is selected from compounds of the empirical formulas II and III AlR₃ (II) MR₄ (III) (M = Ti, Zr) in which the radicals R, which may be the same or different, halogen, alkyl, alkoxy, acyloxy or hydroxyl, where the groups just mentioned can be replaced in whole or in part by chelate ligands,
    and / or an oligomer derived therefrom
    and / or an optionally complexed aluminum salt of an inorganic or organic acid, in an amount of 5 to 75 mol%, based on the total number of moles of the (monomeric) starting components; and if necessary
  • c) einem oder mehreren im Reaktionsmedium lösliche, schwerflüchtigen Oxiden eines Elementes der Hauptgruppe Ia bis Va oder der Nebengruppen IIb, IIIb, Vb bis VIIIb des Periodensystems und/oder einer oder mehrerer im Reaktionsmedium löslichen, unter den Reaktionsbedingungen ein schwerflüchtiges Oxid bildenden Verbindungen eines dieser Elemente, in einer Menge von 0 bis 70 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmolzahl der (monomeren) Ausgangskomponenten; mit einer geringeren Wassermenge als der zur vollständigen Hydrolyse der hydrolysierbaren Gruppen stöchiometrisch erforderlichen Menge, entweder
    • (i) durch Zugabe von weiterem Wasser, das ganz oder teilweise die Hydrolyse der verbliebenen hydrolysierbaren Gruppen bewirkt, sowie gegebenenfalls eines Kondensationskatalysators, weiterkondensiert und daraufhin auf ein Substrat aufbringt bzw. einem Formgebungsprozeß unterwirft; und/oder
    • (ii) auf ein Substrat aufbringt bzw. einem Formgebungsprozeß unterwirft, in einer wasserdampfhaltigen Atmosphäre weiterkondensiert;
    c) one or more non-volatile oxides, soluble in the reaction medium, of an element from main groups Ia to Va or subgroups IIb, IIIb, Vb to VIIIb of the periodic table and / or one or more compounds of one of these, which are soluble in the reaction medium and form a non-volatile oxide under the reaction conditions Elements, in an amount of 0 to 70 mol%, based on the total number of moles of the (monomeric) starting components; with an amount of water less than the amount stoichiometrically required to fully hydrolize the hydrolyzable groups, either
    • (i) further condensed by adding further water which wholly or partly effects the hydrolysis of the remaining hydrolyzable groups, and optionally a condensation catalyst, and then applying it to a substrate or subjecting it to a shaping process; and or
    • (ii) applied to a substrate or subjected to a shaping process, condensed further in a water vapor-containing atmosphere;
  • und anschließend härtet;and then hardens;

das dadurch gekennzeichnet ist, daß man spätestens vor dem Aufbringen auf das Substrat bzw. vor der Formgebung einen Teil der flüchtigen Hydrolyseprodukte durch Abdampfen entfernt.which is characterized in that at the latest before Apply one to the substrate or before shaping Part of the volatile hydrolysis products by evaporation away.

Die nach diesem Verfahren hergestellten kratzfesten Materialien sowie die entsprechenden Zusammensetzungen sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung.The scratch-resistant manufactured by this process Materials and the corresponding compositions are also subject of the invention.

Für die vorstehend angegebenen allgemeinen Formeln gilt:
Alkylreste sind z. B. geradkettige, verzweigte oder cyclische Reste mit 1 bis 20, vorzugsweise 1 bis 10, Kohlenstoffatomen und insbesondere niedere Alkylreste mit 1 bis 6, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen. Spezielle Beispiele sind Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sek.-Butyl, tert.-Butyl, Isobutyl, n-Pentyl, n-Hexyl, Dodecyl, Octadecyl und Cyclohexyl.
The following applies to the general formulas given above:
Alkyl residues are e.g. B. straight-chain, branched or cyclic radicals having 1 to 20, preferably 1 to 10, carbon atoms and in particular lower alkyl radicals having 1 to 6, preferably 1 to 4 carbon atoms. Specific examples are methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, isobutyl, n-pentyl, n-hexyl, dodecyl, octadecyl and cyclohexyl.

Alkenylreste und Alkinylreste sind z. B. geradkettige, verzweigte oder cyclische Reste mit 2 bis 20, vorzugsweise 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und mindestens einer C-C-Doppel- bzw. Dreifachbindung und insbesondere Alkenylreste und Alkinylreste wie Vinyl, Allyl, 2-Butenyl, Ethinyl und Propargyl.Alkenyl residues and alkynyl residues are e.g. B. straight chain, branched or cyclic radicals with 2 to 20, preferably 2 to 10 carbon atoms and at least one C-C double or triple bond and in particular alkenyl radicals and alkynyl radicals such as vinyl, allyl, 2-butenyl, ethynyl and Propargyl.

Die Alkoxy-, Acyloxy-, Alkylamino-, Dialkylamino-, Alkylcarbonyl-, Alkoxycarbonyl-, Alkylaryl-, Arylalkyl-, Alkenylaryl-, Arylalkenyl-, Alkinylaryl-, Arylalkinyl- und die substituierten Aminoreste oder Amidreste leiten sich z. B. von den vorstehend genannten Alkyl-, Alkenyl- und Alkinylresten ab. Spezielle Beispiele sind Methoxy, Ethoxy, n- und i-Propoxy, n-, sek.- und tert.-Butoxy, Isobutoxy, b-Methoxyethoxy, Acetyloxy, Propionyloxy, Monomethylamino, Monoethylamino, Dimethylamino, Diethylamino, N-Ethylanilino, Methylcarbonyl, Ethylcarbonyl, Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Benzyl, 2-Phenylethyl, Tolyl und Styryl. Bevorzugte Arylreste sind Phenyl, Hydroxyphenyl, Biphenyl und Naphthyl, wobei Phenyl besonders bevorzugt wird.The alkoxy, acyloxy, alkylamino, dialkylamino, alkylcarbonyl, alkoxycarbonyl, alkylaryl, arylalkyl, alkenylaryl, arylalkenyl, alkynylaryl, arylalkynyl and the substituted amino radicals or amide radicals are derived, for. B. from the above-mentioned alkyl, alkenyl and alkynyl radicals. Specific examples are methoxy, ethoxy, n- and i-propoxy, n-, sec- and tert-butoxy, isobutoxy, b- methoxyethoxy, acetyloxy, propionyloxy, monomethylamino, monoethylamino, dimethylamino, diethylamino, N-ethylanilino, methylcarbonyl, Ethylcarbonyl, methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, benzyl, 2-phenylethyl, tolyl and styryl. Preferred aryl radicals are phenyl, hydroxyphenyl, biphenyl and naphthyl, with phenyl being particularly preferred.

Die genannten Reste können gegebenenfalls einen oder mehrere Substituenten tragen, z. B. Halogenatome, niedere Alkyl- oder Alkoxyreste und Nitrogruppen. Hierbei werden Halogenatome (z. B. F, Cl, Br), insbesondere Fluoratome, die dem Endprodukt hydrophobe Eigenschaften und insbesondere gute Schwitzwasserbeständigkeit verleihen können, bevorzugt. Als besonders vorteilhaft haben sich in diesem Zusammenhang halogenierte, insbesondere fluorierte Silane der Formel I erwiesen.The radicals mentioned can optionally have one or more Wear substituents, e.g. B. halogen atoms, lower alkyl or Alkoxy residues and nitro groups. Here, halogen atoms (e.g. F, Cl, Br), especially fluorine atoms, the final product hydrophobic properties and especially good ones Resistant to condensation, preferably. As have been particularly advantageous in this context halogenated, in particular fluorinated, silanes of the formula I. proven.

Unter den Halogenen die direkt an das Zentralatom gebunden sind, sind Fluor, Chlor und Brom bevorzugt.Among the halogens that are bound directly to the central atom fluorine, chlorine and bromine are preferred.

Die erfindungsgemäß verwendbaren Aluminiumverbindungen sind solche mit der SummenformelThe aluminum compounds which can be used according to the invention are those with the empirical formula

AlR₃ (II)AlR₃ (II)

in welcher die Reste R, die gleich oder verschieden sein können, Halogen, Alkyl, Alkoxy, Acyloxy oder Hydroxy bedeuten, wobei die soeben genannten Gruppen ganz oder teilweise durch Chelatliganden ersetzt sein können. Die Anwesenheit eines Chelatliganden wird insbesondere dann bevorzugt, wenn zwei oder drei gleiche Reste R zu einer gegenüber H₂O sehr reaktiven Verbindung AlR₃ führen und dadurch die Kontrolle der Hydrolysereaktion und die Vermeidung von Ausfällungen erschweren würden. Beispiele für solche Reste R sind Halogen und Alkyl. Auch für R = OH ist die Verwendung eines Chelatliganden vorteilhaft. Gängige Chelatliganden sind z. B. Acetylaceton und Acetessigsäureethylester.in which the radicals R are the same or different can be halogen, alkyl, alkoxy, acyloxy or hydroxy, with the groups just mentioned partially or completely Chelating ligands can be replaced. The presence of a Chelating ligands are particularly preferred when two or three identical radicals R to a very H₂O lead reactive compound AlR₃ and thereby control the hydrolysis reaction and avoiding precipitation  would complicate. Examples of such radicals R are halogen and alkyl. The use of a is also for R = OH Chelating ligands advantageous. Common chelating ligands are e.g. B. Acetylacetone and ethyl acetoacetate.

Auch Al-Salze anorganischer und organischer Säuren, wie z. B. HNO₃, H₂SO₄, H₃PO₄ und Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure und Oxalsäure können erfindungsgemäß Verwendung finden. In diesem Fall empfiehlt sich ebenfalls die Komplexierung mit einem Chelatliganden.Al salts of inorganic and organic acids, such as. B. HNO₃, H₂SO₄, H₃PO₄ and formic acid, acetic acid, propionic acid and oxalic acid can be used according to the invention. In in this case, complexing with is also recommended a chelating ligand.

Konkrete Beispiele für erfindungsgemäß verwendbare Aluminiumverbindungen sind Al(OCH₃)₃, Al(OC₂H₅)₃, Al(O-n- C₃H₇)₃, Al(O-i-C₃H₇)₃, Al(OC₄H₉)₃, Al(O-i-C₄H₉)₃, Al(O-sek.- C₄H₉)₃, AlCl₃, AlCl(OH)₂, Aluminiumformiat, Aluminiumacetat und Aluminiumoxalat sowie die entsprechenden (teilweise) chelatisierten Verbindungen, wie z. B. die Acetylacetonate. Bei Raumtemperatur flüssige Verbindungen, wie z. B. Al(O-sek.- C₄H₉)₃ und Al(O-i-C₃H₇)₃ werden besonders bevorzugt.Concrete examples of usable according to the invention Aluminum compounds are Al (OCH₃) ₃, Al (OC₂H₅) ₃, Al (O-n- C₃H₇) ₃, Al (O-i-C₃H₇) ₃, Al (OC₄H₉) ₃, Al (O-i-C₄H₉) ₃, Al (O-sek.- C₄H₉) ₃, AlCl₃, AlCl (OH) ₂, aluminum formate, aluminum acetate and aluminum oxalate and the corresponding (in part) chelated compounds, e.g. B. the acetylacetonates. At room temperature liquid compounds such. B. Al (O-sec. C₄H₉) ₃ and Al (O-i-C₃H₇) ₃ are particularly preferred.

Bei den erfindungsgemäß verwendbaren Ti- und Zr-Verbindungen der allgemeinen Formel (III) gilt sinngemäß das gleiche wie für die Al-Verbindungen der Formel (II).In the Ti and Zr compounds which can be used according to the invention the general formula (III) applies analogously to the same as for the Al compounds of formula (II).

Konkrete (und bevorzugte) Beispiele für Titan- oder Zirkonverbindungen (b) sind TiCl₄, ZrCl₄, Ti(OC₂H₅)₄, Ti(OC₃H₇)₄, Ti(O-i-C₃H₇)₄, Ti(OC₄H₉)₄, Ti(kresyl)₄, Zr(O-i-C₃H₇)₄, Zr(OC₄H₉)₄, Ti(acetylacetonato)₂(O-i-C₃H₇)₂, Zr(acetylacetonato)₄, Ti(2-ethylhexoxy)₄ und andere Titan- oder Zirkonkomplexe mit Chelatliganden, die vorzugsweise über Sauerstoff und/oder Stickstoff koordiniert sind.Specific (and preferred) examples of titanium or Zirconium compounds (b) are TiCl₄, ZrCl₄, Ti (OC₂H₅) ₄, Ti (OC₃H₇) ₄, Ti (O-i-C₃H₇) ₄, Ti (OC₄H₉) ₄, Ti (cresyl) ₄, Zr (O-i-C₃H₇) ₄, Zr (OC₄H₉) ₄, Ti (acetylacetonato) ₂ (O-i-C₃H₇) ₂, Zr (acetylacetonato) ₄, Ti (2-ethylhexoxy) ₄ and other titanium or zirconium complexes with chelating ligands, which preferably have Oxygen and / or nitrogen are coordinated.

Erfindungsgemäß besonders bevorzugt wird es, wenn die Komponente (b) mindestens eine Aluminiumverbindung der Formel (II) umfaßt, jedoch ist es selbstverständlich auch möglich, daß die Komponente (b) nur aus Ti- und/oder Zr-Verbindung(en) besteht.According to the invention, it is particularly preferred if the Component (b) at least one aluminum compound of the formula (II) includes, but it is of course also possible  that component (b) consists only of Ti and / or Zr compound (s) consists.

Bei den organofunktionellen Silanen kann die Gruppe R′ gegebenenfalls durch Sauerstoff- oder Schwefelatome oder -NR′′-Gruppen unterbrochen sein.In the case of the organofunctional silanes, the group R ′ optionally by oxygen or sulfur atoms or -NR ′ ′ - groups are interrupted.

Spezielle Beispiele für geeignete organofunktionelle Silane sind:Specific examples of suitable organofunctional silanes are:

Diese Silane sind zum Teil Handelsprodukte oder sie lassen sich nach bekannten Methoden herstellen; vgl. W. Noll, "Chemie und Technologie der Silicone", Verlag Chemie GmbH, Weinheim/Bergstraße (1968).Some of these silanes are commercial products or leave them produce according to known methods; see. W. Noll, "Chemistry and technology of silicones ", Verlag Chemie GmbH, Weinheim / Bergstrasse (1968).

Vorzugsweise ist in den Silanen der allgemeinen Formel I der Index m = 1. Bei höheren Werten von m besteht die Gefahr, daß die Härte des Materials abnimmt, falls zuviel derartiges Silan eingesetzt wird.The index m = 1 is preferably in the silanes of the general formula I. At higher values of m there is a risk that the hardness of the material will decrease if too much such silane is used.

Anstelle der monomeren Ausgangssilane können gegebenenfalls auch vorkondensierte, im Reaktionsmedium lösliche Oligomere dieser Silane eingesetzt werden; d. h. geradkettige oder cyclische, niedermolekulare Teilkondensate (Polyorganosiloxane) mit einem Kondensationsgrad von z. B. etwa 2 bis 100, insbesondere etwa 2 bis 6. Entsprechendes gilt für die Aluminiumkomponente (b) und die Komponente (c). Gegebenenfalls kann auch die Oligomeres eingesetzt werden, das voneinander verschiedene Zentralatome aufweist.Instead of the monomeric starting silanes can optionally also precondensed oligomers soluble in the reaction medium these silanes are used; d. H. straight chain or Cyclic, low molecular weight partial condensates (Polyorganosiloxanes) with a degree of condensation of e.g. B. about 2 to 100, in particular approximately 2 to 6. The same applies to the aluminum component (b) and component (c). Optionally, the oligomer can also be used which has different central atoms.

Als Komponente (c) werden im Reaktionsmedium lösliche, schwerflüchtige Oxide oder derartige schwerflüchtige Oxide bildende Verbindungen von Elementen der Hauptgruppen Ia bis Va oder der Nebengruppen IIb, IIIb, Vb bis VIII b des Periodensystems eingesetzt. Vorzugsweise leitet sich die Komponente (c) von folgenden Elementen ab: Erdalkalimetalle, wie Mg und Ca; B, Al, Si, Sn, Pb, P, As, Sb, Bi, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Zn und/oder V, wobei B, Si, Sn, Zn und P insbesondere bevorzugt sind. Auch die Lanthaniden- und Actiniden können gegebenenfalls eingesetzt werden.As component (c), soluble, non-volatile oxides or such non-volatile oxides forming connections of elements of main groups Ia to Va or subgroups IIb, IIIb, Vb to VIII b of Periodic table used. Preferably, the Component (c) from the following elements: alkaline earth metals, like Mg and Ca; B, Al, Si, Sn, Pb, P, As, Sb, Bi, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Zn and / or V, where B, Si, Sn, Zn and P are particularly preferred. The lanthanide and Actinides can optionally be used.

Unter den schwerflüchtigen Oxiden sind B₂O₃, P₂O₅ und SnO₂ besonders bevorzugt.Among the less volatile oxides are B₂O₃, P₂O₅ and SnO₂ particularly preferred.

Im Reaktionsmedium lösliche, schwerflüchtige Oxide bildende Verbindungen sind z. B. anorganische Säuren, wie Phosphorsäure und Borsäure, sowie deren Ester. Ferner eignen sich z. B. Halogenide, wie SiCl₄, HSiCl₃, SnCl₄ und PCl₅, und Alkoxide wie Ca(OR)₂, Si(OR)₄, Sn(OR)₄ und VO(OR)₃, wobei sich R von niederen Alkoholen, wie Methanol, Ethanol, Propanol oder Butanol, ableitet. Weitere verwendbare Ausgangsverbindungen sind entsprechende Salze mit flüchtigen Säuren, z. B. Acetate, wie Siliciumtetraacetat, basische Acetate, wie basisches Bleiacetat, und Formiate. Oxides that form low volatility in the reaction medium Connections are e.g. B. inorganic acids such as phosphoric acid and boric acid, and their esters. Furthermore, z. B. Halides such as SiCl₄, HSiCl₃, SnCl₄ and PCl₅, and alkoxides such as Ca (OR) ₂, Si (OR) ₄, Sn (OR) ₄ and VO (OR) ₃, where R of lower alcohols, such as methanol, ethanol, propanol or Butanol. Other starting compounds that can be used are corresponding salts with volatile acids, e.g. B. acetates, such as silicon tetraacetate, basic acetates, such as basic Lead acetate, and formates.  

Vorzugsweise verwendet man zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung 40 bis 90, insbesondere 40 bis 80, und besonders bevorzugt 70 bis 80 Mol-% der Komponente (a), 10 bis 40, insbesondere 10 bis 30, und besonders bevorzugt 15 bis 25 Mol-% der Komponente (b) und höchstens 50, insbesondere höchstens 40 Mol-% der Komponente (c).Preferably used to produce the Composition according to the invention 40 to 90, in particular 40 to 80, and particularly preferably 70 to 80 mol% of the component (a), 10 to 40, especially 10 to 30, and especially preferably 15 to 25 mol% of component (b) and at most 50, in particular at most 40 mol% of component (c).

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung werden die Ausgangskomponenten im gewünschten Mischungsverhältnis mit einer geringeren Wassermenge als der zur vollständigen Hydrolyse aller eingesetzten hydrolysierbaren Gruppen stöchiometrisch erforderlichen Menge vorkondensiert. Diese unterstöchiometrische Wassermenge wird vorzugsweise so zudosiert, daß lokale Überkonzentrationen und dadurch verursachte Ausfällungen (von z. B. Al₂O₃ · xH₂O) vermieden werden. Dies kann z. B. durch Eintragen der Wassermenge in das Reaktionsgemisch mit Hilfe von feuchtigkeitsbeladenen Adsorbentien, z. B. Kieselgel oder Molekularsieben, wasserhaltigen organischen Lösungsmitteln, z. B. 80prozentigem Ethanol, oder Salzhydraten, z. B. CaCl₂ · 6 H₂O, geschehen. Ein anderer Weg ist die Wasserzuführung durch ein System, das Komponenten enthält, die miteinander reagieren und dabei langem Wasser freisetzen, wie dies z. B. bei der Esterbildung aus Alkohol und Säure der Fall ist (ccc = chemically controlled condensation).To produce the composition according to the invention the starting components in the desired mixing ratio with less water than that to complete Hydrolysis of all hydrolyzable groups used pre-condensed stoichiometrically required amount. These substoichiometric amount of water is preferably so added that local over-concentrations and thereby precipitations caused (e.g. Al₂O₃ · xH₂O) avoided will. This can e.g. B. by entering the amount of water in the Reaction mixture with the help of moisture-laden Adsorbents, e.g. B. silica gel or molecular sieves, hydrous organic solvents, e.g. B. 80 percent Ethanol, or salt hydrates, e.g. B. CaCl₂ · 6 H₂O. A another way is the water supply through a system that Contains components that react with each other while doing so release long water, such as this. B. in ester formation from alcohol and acid is the case (ccc = chemically controlled condensation).

Vorzugsweise erfolgt die Vorkondensation in Gegenwart eines Kondensationskatalysators. Gegebenenfalls, insbesondere dann, wenn eine der Komponenten (a) bis (c) stark umpolar ist (z. B. ein Silan mit R′ = Aryl), kann ein mit Wasser zumindest teilweise mischbares organisches Lösungsmittel angewandt werden, z. B. ein aliphatischer Alkohol, wie Ethanol, Propanol, Isopropanol oder Butanol, ein Ether, wie Dimethoxyethan, ein Ester, wie Dimethylglykolacetat, oder ein Keton, wie Aceton oder Methylethylketon. n-Butanol wird als Lösungsmittel bevorzugt. Eventuell während der Vorkondensation zugesetztes oder gebildetes Lösungsmittel wird vorzugsweise nicht abgedampft, sondern das Reaktionsgemisch wird als solches zur Weiterkondensation eingesetzt.The precondensation is preferably carried out in the presence of a Condensation catalyst. If necessary, especially then if one of the components (a) to (c) is highly polar (e.g. a silane with R ′ = aryl), at least one with water partially miscible organic solvent applied be, e.g. B. an aliphatic alcohol, such as ethanol, propanol, Isopropanol or butanol, an ether such as dimethoxyethane Esters such as dimethyl glycol acetate or a ketone such as acetone or methyl ethyl ketone. n-Butanol is used as a solvent prefers. Any added during the precondensation  or solvent formed is preferably not evaporated, but the reaction mixture becomes as such Further condensation used.

Als Kondensationskatalysatoren eignen sich Protonen oder Hydroxylionen abspaltende Verbindungen und Amine. Spezielle Beispiele sind organische oder anorganische Säuren, wie Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Ameisensäure oder Essigsäure, sowie organische oder anorganische Basen, wie Ammoniak, Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxide, z. B. Natrium-, Kalium- oder Calciumhydroxid, und im Reaktionsmedium lösliche Amine, z. B. niedere Alkylamine oder Alkanolamine. Hierbei sind flüchtige Säuren und Basen, insbesondere Salzsäure, Ammoniak und Triethylamin, besonders bevorzugt. Die Gesamt-Katalysatorkonzentration kann z. B. bis zu 3 Mol/Liter betragen.Protons or are suitable as condensation catalysts Hydroxyl ion releasing compounds and amines. Specific Examples are organic or inorganic acids, such as Hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, formic acid or Acetic acid, as well as organic or inorganic bases, such as Ammonia, alkali or alkaline earth metal hydroxides, e.g. B. Sodium, potassium or calcium hydroxide, and in the reaction medium soluble amines, e.g. B. lower alkylamines or alkanolamines. Here are volatile acids and bases, in particular Hydrochloric acid, ammonia and triethylamine, particularly preferred. The total catalyst concentration can e.g. B. up to 3 Mol / liter.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn bereits eine der Reaktionskomponenten (a) bis (c) als Kondensationskatalysator wirkt. Hier sind insbesondere die Silane (a) zu nennen, die einen oder mehrere Reste R′ aufweisen, die mit basischen Gruppen, z. B. -NH₂, substituiert sind. So haben sich z. B. Aminoalkylsilane für diese Zwecke sehr bewährt. Konkrete Beispiele für derartige Verbindungen sind γ-Aminopropylsilane, insbesondere γ-Aminoporpyltri(m)ethoxysilan. Die Verwendung derartiger Verbindungen als Reaktionskomponenten hat den zusätzlichen Vorteil, daß dadurch eine entscheidende Verbesserung der Haftung der Zusammensetzung auf verschiedenen Substraten, z. B. Kunststoff, Metall, Glas, und gleichzeitig eine deutliche Steigerung der Kratz- und Abriebfestigkeit beobachtet werden kann. Derartige, als Kondensationskatalysator wirkende Reaktionskomponenten können entweder alleine oder in Kombination mit den üblichen, oben erwähnten Kondensationskatalysatoren verwendet werden. It is particularly advantageous if one of the reaction components (a) to (c) already acts as a condensation catalyst. Here, in particular, the silanes (a) are to be mentioned which have one or more radicals R 'which are linked to basic groups, for. B. -NH₂, are substituted. So z. B. aminoalkylsilanes for these purposes very proven. Specific examples of such compounds are γ- aminopropylsilanes, in particular γ- aminoporpyltri (m) ethoxysilane. The use of such compounds as reaction components has the additional advantage that a decisive improvement in the adhesion of the composition to various substrates, e.g. B. plastic, metal, glass, and at the same time a significant increase in scratch and abrasion resistance can be observed. Such reaction components acting as a condensation catalyst can be used either alone or in combination with the customary condensation catalysts mentioned above.

Die Vorkondensation wird üblicherweise bei Temperaturen von -20 bis 100°C, vorzugsweise bei 0 bis 30°C durchgeführt. Bei Verwendung eines organischen Lösungsmittels kann die Vorkondensation auch bei Temperaturen bis zur Siedetemperatur des Lösungsmittels erfolgen, wird jedoch auch hier vorzugsweise bei 0 bis 30°C durchgeführt.The precondensation is usually carried out at temperatures of -20 to 100 ° C, preferably at 0 to 30 ° C. At Use of an organic solvent can Pre-condensation even at temperatures up to the boiling temperature of the solvent, but will also be here preferably carried out at 0 to 30 ° C.

Gegebenenfalls kann man zunächst eine oder mehrere Ausgangskomponenten oder einen Teil einer, mehrerer oder aller Ausgangskomponenten vorkondensieren, dann die restlichen Ausgangskomponenten zumischen und anschließend nach dem Verfahren der Vorkondensation oder Weiterkondensation cokondensieren.If necessary, you can start with one or more Starting components or part of one, several or all Pre-condense the initial components, then the rest Mix in the initial components and then after the Pre-condensation or further condensation processes co-condense.

Die anschließende hydrolytische Weiterkondensation des Vorkondensats erfolgt in Gegenwart von weiterem Wasser, das ganz oder teilweise, z. B. zu mindestens 80%, insbesondere mindestens 90%, die Hydrolyse der noch verbliebenen hydrolysierbaren Gruppen bewirkt. Bevorzugt wird ein Wasserüberschuß, bezogen auf die noch vorhandenen hydrolysierbaren Gruppen, eingesetzt. In einer aus praktischen Gründen bevorzugten Ausführungsform wird zur Weiterkondensation die Wassermenge eingesetzt, die zur vollständigen Hydrolyse der ursprünglich eingesetzten Ausgangskomponenten stöchiometrisch erforderlich wäre (das bereits eingesetzte Wasser bleibt dabei also unberücksichtigt).The subsequent hydrolytic condensation of the Pre-condensate takes place in the presence of further water all or part, e.g. B. at least 80%, in particular at least 90%, the hydrolysis of the remaining hydrolyzable groups. A is preferred Excess water, based on the still existing hydrolyzable groups used. In one out practical reasons preferred embodiment becomes Further condensation the amount of water used for complete hydrolysis of the originally used Starting components would be required stoichiometrically (that water that has already been used remains disregarded).

Um Ausfällungen so weit wie möglich zu vermeiden, wird es besonders bevorzugt, die Wasserzugabe in mehreren Stufen, z. B. in drei Stufen, durchzuführen. Dabei wird in der ersten Stufe z. B. 1/10 bis 1/20 der zur Hydrolyse stöchiometrisch benötigten Wassermenge zugegeben. Nach kurzem Rühren folgt die Zugabe von 1/5 bis 1/10 der stöchiometrischen Wassermenge und nach weiterem kurzen Rühren wird schließlich eine stöchiometrische Wassermenge zugegeben, so daß am Schluß ein leichter Wasserüberschuß vorliegt. To avoid precipitation as much as possible, it will particularly preferred, the water addition in several stages, e.g. B. in three stages. In the first Stage z. B. 1/10 to 1/20 of the stoichiometric for hydrolysis required amount of water added. After stirring briefly follows the addition of 1/5 to 1/10 of the stoichiometric amount of water and after another brief stirring, finally one stoichiometric amount of water added, so that at the end there is a slight excess of water.  

Die Weiterkondensation erfolgt vorzugsweise in Gegenwart eines der vorstehend genannten Kondensationskatalysatoren, wobei ebenfalls flüchtige Verbindungen und Reaktionskomponenten (a) bevorzugt sind. Die Gesamt-Katalysatorkonzentration kann z. B. bis zu 5 Mol/Liter betragen.The further condensation is preferably carried out in the presence of a of the aforementioned condensation catalysts, wherein also volatile compounds and reaction components (a) are preferred. The total catalyst concentration can e.g. B. up to 5 mol / liter.

Bei der Weiterkondensation kann gegebenenfalls auch eines der vorstehend genannten organischen Lösungsmittel anwesend sein oder zugesetzt werden, wobei während der Vor- und Weiterkondensation gebildetes Lösungsmittel oder zur Vor- oder Weiterkondensation eventuell zugesetztes Lösungsmittel nach beendeter Weiterkondensation vorzugsweise nicht abgedampft wird.In the case of further condensation, one of the organic solvents mentioned above may be present or be added, during the pre and Further condensation formed solvent or for preliminary or Further condensation of any added solvent completed further condensation preferably not evaporated becomes.

Das Vorkondensat reagiert aufgrund seiner Hydrolyseempfindlichkeit mit Wasserdampf und kann daher auch in einer wasserdampfhaltigen Atmosphäre weiterkondensiert werden. In diesem Fall kann ganz oder teilweise auf die Zugabe von weiterem Wasser zum Kondensat verzichtet werden.The precondensate reacts due to its Hydrolysis sensitivity with water vapor and therefore can also condensed further in an atmosphere containing water vapor will. In this case, all or part of the addition from further water to the condensate can be dispensed with.

Die Weiterkondensation erfolgt gewöhnlich bei Temperaturen von -20 bis 100°C, vorzugsweise 0 bis 30°C.The further condensation usually takes place at temperatures from -20 to 100 ° C, preferably 0 to 30 ° C.

Spätestens vor dem Aufbringen auf das Substrat bzw. vor der Formgebung wird aus der wie oben beschrieben erhaltenen Reaktionsmischung erfindungsgemäß ein Teil der flüchtigen Hydrolyseprodukte durch Abdampfen entfernt.At the latest before application to the substrate or before Shaping is obtained from that described above Reaction mixture according to the invention is a part of the volatile Hydrolysis products removed by evaporation.

Dieses Abdampfen soll vorzugsweise so erfolgen, daß die in der Reaktionsmischung enthaltenen Kondensationsprodukte nicht übermäßig thermisch belastet werden. Demzufolge wird es bevorzugt, dieses Abdampfen bei Temperaturen nicht über 40°C, insbesondere nicht über 30°C, durchzuführen. Besonders bevorzugte Temperaturen liegen im Bereich von 0 bis 25°C. Da bei Atmosphärendruck unter derartigen Temperaturbedingungen zumindest ein Großteil der in der Reaktionsmischung vorhandenen flüchtigen Produkte durch Abdampfen nur schlecht bzw. überhaupt nicht entfernt werden kann, erfolgt das Abdampfen vorzugsweise unter vermindertem Druck, z. B. durch Anwendung eines Wasserstrahlvakuums.This evaporation should preferably be done so that the in the condensation products contained in the reaction mixture be subjected to excessive thermal stress. As a result, it will preferred, this evaporation at temperatures not above 40 ° C, especially not above 30 ° C. Especially preferred temperatures are in the range from 0 to 25 ° C. There at atmospheric pressure under such temperature conditions at least most of that in the reaction mixture  existing volatile products by evaporation only bad or cannot be removed at all, this is done Evaporation preferably under reduced pressure, e.g. B. by Use of a water jet vacuum.

Erfindungsgemäß bevorzugt wird es auch, daß vor dem Abdampfen in der Reaktionsmischung bereits ein polares organisches Lösungsmittel mit einem Siedepunkt im Bereich von ungefähr 90°C bis ungefähr 150°C, insbesondere ungefähr 100°C bis ungefähr 130°C, vorhanden ist. Derartige Lösungsmittel sind z. B. aliphatische Alkohole, wie z. B. n-Propanol, die isomeren Butanole, Pentanole und Hexanole, Ester, wie z. B. Essigsäureethylester, sowie Ketone. Ein besonders bevorzugtes polares organisches Lösungsmittel ist n-Butanol.According to the invention, it is also preferred that before evaporation already a polar organic in the reaction mixture Solvents with a boiling point in the range of approximately 90 ° C to about 150 ° C, especially about 100 ° C to about 130 ° C. Such solvents are e.g. B. aliphatic alcohols, such as. B. n-propanol, the isomers Butanols, pentanols and hexanols, esters, such as. B. Ethyl acetate, and ketones. A particularly preferred one polar organic solvent is n-butanol.

Das organische Lösungsmittel kann, wie bereits oben erwähnt, bereits von Anfang an in der Reaktionsmischung vorhanden sein bzw. im Laufe der Kondensation zugegeben worden sein und/oder wird erst vor dem Abdampfen zugegeben. Ein geeignetes Gewichtsverhältnis von Reaktionsmischung (Hydrolyseprodukte plus eventuell vorhandenes Wasser) zu polarem organischem Lösungsmittel liegt im Bereich von 2 : 1 bis 8 : 1, insbesondere im Bereich von 2,5 : 1 bis 4,5 : 1.As already mentioned above, the organic solvent can be present in the reaction mixture right from the start or have been added in the course of the condensation and / or is only added before evaporation. A suitable one Weight ratio of reaction mixture (hydrolysis products plus any water present) to polar organic Solvent is in the range of 2: 1 to 8: 1, especially in the range from 2.5: 1 to 4.5: 1.

Die Menge von durch Abdampfen entfernten flüchtigen Bestandteilen hängt naturgemäß zum einen davon ab, ob in der Reaktionsmischung ein polares organisches Lösungsmittel vorhanden ist oder nicht und zum anderen auch davon, für welchen Zweck die Zusammensetzung verwendet werden soll. Ist geplant, die Zusammensetzung für Beschichtungszwecke zu verwenden, so sollte nach dem Ende des Abdampfvorgangs die Viskosität des Rückstandes vorzugsweise im Bereich von 20 bis 60 mPa·s, insbesondere im Bereich von 30 bis 45 mPa·s, liegen. Ist die Viskosität zu hoch, wird bei der Beschichtung eine zu große Schichtdicke erhalten, was dazu führt, daß die Beschichtung zum Reißen und Abplatzen neigt. Für Beschichtungszwecke sollte die Viskosität so eingestellt werden, daß bei einfacher Beschichtung eine Schichtdicke nicht über 15 µm resultiert.The amount of volatile removed by evaporation Components naturally depend on the one hand on whether in the Reaction mixture a polar organic solvent is present or not and on the other hand of it, for what purpose the composition should be used. Is planned to use the composition for coating purposes should be used after the end of the evaporation process Viscosity of the residue is preferably in the range from 20 to 60 mPa · s, in particular in the range from 30 to 45 mPa · s. If the viscosity is too high, the coating becomes a get too large layer thickness, which leads to the fact that  Coating tends to crack and flake off. For The viscosity should be adjusted for coating purposes be that with a simple coating a layer thickness is not over 15 µm results.

Wird beispielsweise mit einem (besonders bevorzugten) Gewichtsverhältnis von Reaktionsmischung zu Lösungsmittel von 3 bis 3,5 : 1 gearbeitet, so lassen sich für Beschichtungszwecke geeignete Viskositäten des Rückstandes erzielen, wenn man 20 bis 40 Gew.-%, insbesondere 30 bis 35 Gew.-%, der vorhandenen flüchtigen Bestandteile (flüchtige Hydrolyseprodukte, polares organisches Lösungsmittel und Wasser) entfernt.For example, with a (particularly preferred) Weight ratio of reaction mixture to solvent from 3 to 3.5: 1 worked, so can be used for coating purposes achieve suitable viscosities of the residue if 20 up to 40% by weight, in particular 30 to 35% by weight, of those present volatile components (volatile hydrolysis products, polar organic solvent and water) removed.

Der Abdampfschritt kann prinzipiell bereits dann erfolgen, wenn noch nicht alles Wasser zugesetzt worden ist. Vorzugsweise erfolgt das Abdampfen jedoch erst nach Zugabe der gesamten Wassermenge.In principle, the evaporation step can already take place if not all water has been added. However, the evaporation is preferably carried out only after addition the total amount of water.

Die Zusammensetzung ist nach dem Abdampfschritt als solche verwendungsfähig. Gegebenenfalls können ihr jedoch übliche Additive zugesetzt werden, wie z. B. Verlaufmittel, Färbemittel (Farbstoffe oder Pigmente), UV-Stabilisatoren, Füllstoffe, Viskositätsregler, Gleitmittel, Netzmittel, Antiabsetzmittel oder Oxidationsinhibitoren.The composition is as such after the evaporation step usable. If necessary, you can use the usual ones Additives are added, such as. B. leveling agents, colorants (Dyes or pigments), UV stabilizers, fillers, Viscosity regulators, lubricants, wetting agents, anti-settling agents or oxidation inhibitors.

Für Beschichtungszwecke werden übliche Beschichtungsverfahren angewandt, z. B. das Tauchen, Fluten, Gießen, Schleudern, Spritzen oder Aufstreichen. Erfindungsgemäß wird die Herstellung von Beschichtungen zwar bevorzugt, die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können aber auch als solche zu Gegenständen verformt werden. Dazu bedient man sich üblicher Formgebungsverfahren, wie z. B. Gießen, Spritzgießen und Strangpressen.Common coating processes are used for coating purposes applied, e.g. B. diving, flooding, pouring, spinning, Spray or spread. According to the Production of coatings is preferred, the However, compositions according to the invention can also be used as such are deformed into objects. To do this, you use yourself usual shaping processes, such as. B. casting, injection molding and extrusion.

Als Substrate für Beschichtungen eignen sich beliebige Werkstoffe, z. B. Metalle (insbesondere Messing und Aluminium), Kunststoffe, Keramik, Glas, Papier oder Holz. Auch die Form des Substrats kann beliebig gewählt werden. Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden mit (kratzempfindlichen) Kunststoffen erzielt, z. B. Polymethacrylaten, Polycarbonaten, Polystyrolen, insbesondere mit Poly(diethylenglykol-bis-allylcarbonat). Generell verleihen die erfindungsgemäß hergestellten Beschichtungen den Substraten u. a. eine höhere Verschleißfestigkeit.Any of them are suitable as substrates for coatings Materials, e.g. B. metals (especially brass and aluminum),  Plastics, ceramics, glass, paper or wood. Even the shape of the Any substrate can be chosen. Particularly advantageous Results are achieved with (scratch-sensitive) plastics, e.g. B. polymethacrylates, polycarbonates, polystyrenes, especially with poly (diethylene glycol bis-allyl carbonate). In general, those produced according to the invention Coatings the substrates u. a. a higher one Wear resistance.

Die Beschichtung wird vorzugsweise in Schichtdicken von 5 bis 15 µm aufgetragen. Gegebenenfalls kann das Substrat vor Aufbringen der erfindungsgemäßen Beschichtung mit einer Haftvermittler- oder Primerschicht grundiert werden.The coating is preferably in layer thicknesses of 5 to 15 µm applied. If necessary, the substrate can Application of the coating according to the invention with a Adhesion promoter or primer layer are primed.

Erfindungsgemäß bevorzugt wird eine Oberflächenvorbehandlung der zu beschichtenden Substrate durch Ausheizen (z. B. bei PMMA), Auslaugen oder Einwirkung einer elektrischen Entladung (Corona, Niederdruck und dergl.). Auch eine Halogenierung, insbesondere Fluorierung, der Oberfläche kann sich besonders bei der Beschichtung von Kunststoffen als vorteilhaft erweisen.Surface pretreatment is preferred according to the invention of the substrates to be coated by baking (e.g. at PMMA), leaching or exposure to electrical discharge (Corona, low pressure and the like.). Also a halogenation, especially fluorination, the surface can become special when coating plastics as advantageous turn out.

Die aufgetragene oder einem Formgebungsverfahren unterworfene Zusammensetzung wird anschließend ausgehärtet, indem man sie z. B. wärmebehandelt. Zur Aushärtung genügt im allgemeinen ein einige Minuten bis 1 Stunde dauerndes Erhitzen auf eine Temperatur von bis zu 200°C, vorzugsweise 60 bis 150°C und insbesondere 80 bis 130°C. Über die Temperaturführung bei Weiterkondensation und Härtung können die Eigenschaften der Beschichtung oder des Formkörpers noch in gewissem Rahmen variiert werden. So kann man z. B. zunächst eine relativ niedrige Temperatur wählen und in einer zweiten Stufe die Temperatur erhöhen. Alternativ dazu kann man z. B. von Anfang an auf eine Temperatur am oberen Ende der angegebenen Bereiche erhitzen. The one applied or subjected to a molding process The composition is then cured by applying it e.g. B. heat treated. A hardening is generally sufficient heating to a few minutes to 1 hour Temperature of up to 200 ° C, preferably 60 to 150 ° C and especially 80 to 130 ° C. About the temperature control at Further condensation and hardening can affect the properties of the Coating or the molded body still to a certain extent can be varied. So you can z. B. First a relative choose low temperature and in a second stage the Increase temperature. Alternatively, you can e.g. B. from the beginning to a temperature at the upper end of the specified ranges heat.  

Im Falle von Beschichtungen kann auch eine Mehrfachbeschichtung erfolgen. Dazu sollte jedoch vor Auftragen der letzten Schicht nicht vollständig gehärtet werden, sondern nur teilweise (z. B. Erhitzen für (jeweils) 5 bis 15 Minuten).In the case of coatings, one can Multiple coating done. However, this should be done before Application of the last layer not fully hardened but only partially (e.g. heating for (each) 5 to 15 minutes).

Zusätzlich zum oder statt des Erhitzens ist z. B. auch eine Härtung durch Bestrahlung (z. B. mit einem (IR-)Laser) möglich.In addition to or instead of heating, e.g. B. also one Curing by radiation (e.g. with an (IR) laser) possible.

Falls die Zusammensetzung aufgrund der Verwendung entsprechender Ausgangskomponenten polymerisierbare Gruppen enthält, kann die aufgetragene Lackschicht zusätzlich auch photochemisch gehärtet werden, z. B. mit UV-Strahlen. In diesem Fall werden der Lackformulierung vorzugsweise Photoinitiatoren zugesetzt. Für diesen Zweck bekannte Photoinitiatoren sind z. B. die unter den Warenzeichen Irgacure® und Dorocur® im Handel erhältlichen. Auch sonst kann sich eine chemische und/oder physikalische Nachbehandlung der Beschichtung bzw. des Formkörpers als vorteilhaft erweisen. Hier wäre insbesondere die Behandlung mit (energiereicher) Strahlung (UV, Laser, IR, Mikrowellen etc.) zu nennen.If the composition due to use corresponding starting components polymerizable groups contains, the applied layer of lacquer can also be cured photochemically, e.g. B. with UV rays. In this The coating formulation is preferably photoinitiators added. Known photoinitiators for this purpose e.g. B. the under the trademarks Irgacure® and Dorocur® in Commercially available. Otherwise a chemical and / or physical post-treatment of the coating or of the molded body prove to be advantageous. Here would be especially treatment with (high-energy) radiation (UV, laser, IR, microwaves etc.).

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten kratzfesten Materialien zeichnen sich im Vergleich zu den nach herkömmlichen Verfahren hergestellten Materialien bei sonst gleichen Eigenschaften insbesondere durch eine wesentlich erhöhte Kratz- und Abriebfestigkeit aus. Weiterhin erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren, über die Menge der abgedampften flüchtigen Produkte die rheologischen Eigenschaften und die Viskosität der Zusammensetzung zu kontrollieren, was besonders für Beschichtungszwecke von Vorteil ist. Schließlich hat das erfindungsgemäße Verfahren auch den Vorteil, daß bei der Härtung der Beschichtung bzw. des Formkörpers weniger giftige Dämpfe in die Atmosphäre gelangen. Those produced by the process according to the invention scratch-resistant materials stand out in comparison to the materials produced by conventional methods in otherwise same properties in particular by an essential increased scratch and abrasion resistance. Still allowed it the inventive method, about the amount of evaporated volatile products the rheological Properties and viscosity of the composition too check what is especially useful for coating purposes Advantage is. Finally, the method according to the invention also the advantage that when the coating or less toxic vapors into the atmosphere reach.  

Die folgenden Beispiele erläutern die vorliegende Erfindung, ohne sie zu beschränken.The following examples illustrate the present invention. without restricting them.

Beispiel 1Example 1

106,3 g γ-Glycidyloxypropyltrimethoxysilan, 11 g γ-Aminopropyltrimethoxysilan, 49,3 g Propyltrimethoxysilan und 49,3 g Aluminiumsekundärbutylat wurden in einem Dreihalskolben 5 Minuten gerührt. Anschließend wurden unter Eiskühlung 3,8 g destilliertes Wasser langsam zu der Mischung getropft und diese dann 15 Minuten lang gerührt. Danach wurden 7,7 g destilliertes Wasser der Mischung zugefügt, die daraufhin wiederum für 15 Minuten gerührt wurde. Schließlich wurden der Mischung 61,5 g Wasser zugegeben, worauf 2 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt wurde.106.3 g of γ- glycidyloxypropyltrimethoxysilane, 11 g of γ- aminopropyltrimethoxysilane, 49.3 g of propyltrimethoxysilane and 49.3 g of aluminum secondary butylate were stirred in a three-necked flask for 5 minutes. Then 3.8 g of distilled water were slowly added dropwise to the mixture while cooling with ice, and the mixture was then stirred for 15 minutes. Then 7.7 g of distilled water were added to the mixture, which was then stirred again for 15 minutes. Finally, 61.5 g of water was added to the mixture, followed by stirring at room temperature for 2 hours.

Nachdem der resultierenden Mischung 36,1 g n-Butanol zugegeben worden waren, wurden unter Verwendung eines Rotationsverdampfers bei Raumtemperatur (Wasserbad) 50 g (35 Gew.-%) einer methanolhaltigen Phase im Wasserstrahlvakuum abgezogen. Dem resultierenden Rückstand wurden 0,8 g eines Verlaufmittels (Dapro U 99) zugegeben, worauf die Zusammensetzung im folgenden Beschichtungsverfahren eingesetzt wurde:After the resulting mixture, 36.1 g of n-butanol was added were made using a Rotary evaporator at room temperature (water bath) 50 g (35 % By weight) of a methanol-containing phase in a water jet vacuum deducted. The resulting residue was 0.8 g of one Leveling agent (Dapro U 99) added, whereupon the Composition used in the following coating process has been:

Es wurde 10 × 10 cm große Polycarbonatplatten (Makrolon), deren Oberfläche durch eine Korona-Entladung vorbehandelt worden war, in die obige Zusammensetzung eingetaucht und mit einer Geschwindigkeit von 10 cm/min beschichtet. Nach einer 45minütigen Härtung bei 130°C erhielt man einen Überzug, dessen Eigenschaften in der Tabelle I wiedergegeben sind.It was 10 × 10 cm large polycarbonate sheets (Makrolon), whose Surface has been pre-treated with a corona discharge was immersed in the above composition and with a Coated speed of 10 cm / min. After a 45 minutes of curing at 130 ° C gave a coating whose properties are shown in Table I.

Beispiel 2Example 2

Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch nur 26 Gew.-% einer methanolhaltigen Phase abgezogen wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle I aufgeführt.Example 1 was repeated, but only 26% by weight of one Methanol-containing phase were withdrawn. The received Results are also shown in Table I.

Beispiel 3Example 3

Beispiel 1 wurde wiederholt, es wurden jedoch nur 15 Gew.-% an methanolhaltiger Phase abgezogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle I wiedergegeben.Example 1 was repeated, but only 15% by weight  deducted on methanol-containing phase. The results are in Table I reproduced.

VergleichsbeispielComparative example

Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß nach der Zugabe des n-Butanols ohne zwischengeschaltetes Abdampfen eine Beschichtung durchgeführt wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I wiedergegeben. Example 1 was repeated, except that after the Add the n-butanol without intermediate evaporation Coating was carried out. The results obtained are shown in Table I below.  

Tabelle 1 Table 1

Aus den Ergebnissen der Tabelle I läßt sich entnehmen, daß das erfindungsgemäß Verfahren auch bei wenigen Cyclen (100) im "taber-abraser-Test" zu geringeren Streulichtverlusten führt als sie mit Kratzfest-Beschichtungen des Standes der Technik erzielt werden können. Dies ist auch deshalb von Interesse, da in den U.S.A. die Qualität einer kratzfesten Beschichtung auf der Grundlage der Streulichtverluste nach 100 Cyclen beurteilt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, Einfachbeschichtungen herzustellen, deren Kratz- und Abriebfestigkeit bei sonst unveränderten Eigenschaften so hoch ist, wie die Kratz- und Abriebfestigkeit herkömmlicher Mehrfachbeschichtungen und führt somit auch zu einer nicht unerheblichen Einsparung von Zeit und Material.From the results in Table I it can be seen that the method according to the invention even with a few cycles (100) in the "taber abraser test" to lower stray light losses leads as it with scratch-resistant coatings of the state of the Technology can be achieved. This is also why Interest because in the U.S.A. the quality of a scratch resistant Coating based on the scattered light losses 100 cycles is assessed. The method according to the invention allows simple coatings to be produced, and abrasion resistance with otherwise unchanged properties is as high as the scratch and abrasion resistance more conventional Multiple coatings and therefore does not lead to one insignificant saving of time and material.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung von kratzfesten Materialien, bei dem man eine Zusammensetzung, die erhalten worden ist durch hydrolytische Vorkondensation, gegebenenfalls in Anwesenheit eines Kondensationskatalysators, von
  • a) mindestens einem organofunktionellen Silan der Formel I R′ m SiX(4-m) (I)in der die Gruppen X, die gleich oder verschieden sein können, Wasserstoff, Halogen, Alkoxy, Acyloxy, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl oder -NR′′₂ (R′′ = H und/oder Alkyl) bedeuten und die Reste R′, die gleich oder verschieden sein können, Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Aryl, Arylalkyl, Alkylaryl, Arylalkenyl, Alkenylaryl, Arylalkinyl oder Alkinylaryl darstellen, wobei diese Reste durch O- oder S-Atome oder die Gruppe -NR′′ unterbrochen sein können und einen oder mehrere Substituenten aus der Gruppe der Halogene und der gegebenenfalls substituierten Amino-, Amid-, Aldehyd-, Keto-, Alkylcarbonyl-, Carboxy-, Mercapto-, Cyano-, Hydroxy-, Alkoxy-, Alkoxycarbonyl-, Sulfonsäure-, Phosphorsäure-, Acryloxy-, Methacryloxy-, Epoxy- oder Vinylgruppen tragen können und m den Wert 1, 2 oder 3 hat,
    und/oder einem davon abgeleiteten Oligomeren, in einer Menge von 25 bis 95 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmolzahl der (monomeren) Ausgangskomponenten;
  • b) mindestens einer Verbindung, die ausgewählt ist aus Verbindungen der Summenformeln II und III AlR₃ (II)MR₄ (III)(M = Ti, Zr)in welchen die Reste R, die gleich oder verschieden sein können, Halogen, Alkyl, Alkoxy, Acyloxy oder Hydroxy bedeuten, wobei die soeben genannten Gruppen ganz oder teilweise durch Chelatliganden ersetzt sein können,
    und/oder einem davon abgeleiteten Oligomeren
    und/oder einem gegebenenfalls komplexierten Aluminiumsalz einer anorganischen oder organischen Säure, in einer Menge von 5 bis 75 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmolzahl der (monomeren) Ausgangskomponenten; und gegebenenfalls
  • c) einem oder mehreren im Reaktionsmedium löslichen, schwerflüchtigen Oxiden eines Elementes der Hauptgruppe Ia bis Va oder der Nebengruppen IIb, IIIb, Vb bis VIIIb des Periodensystems und/oder einer oder mehrerer im Reaktionsmedium löslichen, unter den Reaktionsbedingungen ein schwerflüchtiges Oxid bildenden Verbindungen eines dieser Elemente, in einer Menge von 0 bis 70 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmolzahl der (monomeren) Ausgangskomponenten; mit einer geringeren Wassermenge als der zur vollständigen Hydrolyse der hydrolysierbaren Gruppen stöchiometrisch erforderlichen Menge, entweder
    • (i) durch Zugabe von weiterem Wasser, das ganz oder teilweise die Hydrolyse der verbliebenen hydrolysierbaren Gruppen bewirkt, sowie gegebenenfalls eines Kondensationskatalysators, weiterkondensiert und daraufhin auf ein Substrat aufbringt bzw. einem Formgebungsprozeß unterwirft; und/oder
    • (ii) auf ein Substrat aufbringt bzw. einem Formgebungsprozeß unterwirft, in einer wasserdampfhaltigen Atmosphäre weiterkondensiert;
  • und anschließend härtet;
1. A process for the preparation of scratch-resistant materials, in which a composition obtained by hydrolytic precondensation, optionally in the presence of a condensation catalyst, of
  • a) at least one organofunctional silane of the formula I R ' m SiX (4- m) (I) in which the groups X, which may be the same or different, are hydrogen, halogen, alkoxy, acyloxy, alkylcarbonyl, alkoxycarbonyl or -NR''₂ (R '' = H and / or alkyl) and the radicals R ', which may be the same or different, represent alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, arylalkyl, alkylaryl, arylalkenyl, alkenylaryl, arylalkynyl or alkynylaryl, these radicals being represented by O or S atoms or the group -NR '' may be interrupted and one or more substituents from the group of halogens and the optionally substituted amino, amide, aldehyde, keto, alkylcarbonyl, carboxy, mercapto , Cyano, hydroxy, alkoxy, alkoxycarbonyl, sulfonic acid, phosphoric acid, acryloxy, methacryloxy, epoxy or vinyl groups and m has the value 1, 2 or 3,
    and / or an oligomer derived therefrom, in an amount of 25 to 95 mol%, based on the total number of moles of the (monomeric) starting components;
  • b) at least one compound which is selected from compounds of the empirical formulas II and III AlR₃ (II) MR₄ (III) (M = Ti, Zr) in which the radicals R, which may be the same or different, halogen, alkyl, alkoxy, Mean acyloxy or hydroxy, where the groups just mentioned can be replaced in whole or in part by chelate ligands,
    and / or an oligomer derived therefrom
    and / or an optionally complexed aluminum salt of an inorganic or organic acid, in an amount of 5 to 75 mol%, based on the total number of moles of the (monomeric) starting components; and if necessary
  • c) one or more non-volatile oxides, soluble in the reaction medium, of an element of main group Ia to Va or subgroups IIb, IIIb, Vb to VIIIb of the periodic table and / or one or more compounds of one of these which are soluble in the reaction medium and form a non-volatile oxide under the reaction conditions Elements, in an amount of 0 to 70 mol%, based on the total number of moles of the (monomeric) starting components; with an amount of water less than the amount stoichiometrically required to fully hydrolize the hydrolyzable groups, either
    • (i) further condensed by adding further water which wholly or partly effects the hydrolysis of the remaining hydrolyzable groups, and optionally a condensation catalyst, and then applying it to a substrate or subjecting it to a shaping process; and or
    • (ii) applied to a substrate or subjected to a shaping process, condensed further in a water vapor-containing atmosphere;
  • and then hardens;
dadurch gekennzeichnet, daß man spätestens vor dem Aufbringen auf das Substrat bzw. vor der Formgebung einen Teil der flüchtigen Hydrolyseprodukte durch Abdampfen entfernt. characterized in that some of the volatile hydrolysis products are removed by evaporation at the latest before application to the substrate or before shaping. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Reste X und/oder R für Methoxy und/oder Ethoxy stehen.2. The method according to claim 1, characterized in that at least some of the radicals X and / or R for methoxy and / or ethoxy. 3. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Abdampfen ein polares organisches Lösungsmittel mit einem Siedepunkt im Bereich von ungefähr 90°C bis ungefähr 150°C zugegeben wird.3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized characterized in that a polar organic solvent with a boiling point in the range from about 90 ° C to about 150 ° C is added. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das polare organische Lösungsmittel in einer Menge von etwa 50 bis etwa 12,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Reaktionsmischung, zugegeben wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the polar organic solvents in an amount of about 50 to about 12.5 wt .-%, based on the weight of the Reaction mixture is added. 5. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das polare organische Lösungsmittel n-Butanol ist.5. The method according to any one of claims 3 and 4, characterized characterized in that the polar organic solvent is n-butanol. 6. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdampfen bei einer Temperatur bis etwa 40°C unter vermindertem Druck erfolgt.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the evaporation at a temperature up about 40 ° C under reduced pressure. 7. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdampfen nach der Zugabe des gesamten Wassers erfolgt.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the evaporation after the addition of the all of the water. 8. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß 10 bis 50 Gew.-% der gesamten anwesenden flüchtigen Verbindungen abgezogen werden.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized characterized that 10 to 50 wt .-% of the total volatile compounds present are deducted. 9. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung als Lack verwendet wird, der auf ein Substrat aufgebracht wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized characterized in that the composition used as a varnish which is applied to a substrate. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Substratoberfläche vor der Aufbringung des Lacks mit einem Primer behandelt, ausheizt, auslaugt und/oder einer elektrischen Entladung aussetzt.10. The method according to claim 9, characterized in that the substrate surface before applying the varnish  treated with a primer, baked out, leached out and / or electrical discharge. 11. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zusammensetzung durch Wärmebehandlung bei einer Temperatur bis 200°C, vorzugsweise 60 bis 150°C und/oder durch Behandlung mit Strahlung, vorzugsweise IR- oder Mikrowellen, härtet.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized characterized in that the composition by Heat treatment at a temperature up to 200 ° C, preferably 60 to 150 ° C and / or by treatment with Radiation, preferably IR or microwaves, cures. 12. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die gehärtete Zusammensetzung chemisch und/oder physikalisch, vorzugsweise mit Laser-(UV)-Strahlung, nachbehandelt.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized characterized in that the hardened composition chemically and / or physically, preferably with Laser (UV) radiation, aftertreated. 13. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man der Zusammensetzung übliche Additive, wie Verlaufmittel, Färbemittel, UV-Stabilisatoren, Füllstoffe, Viskositätsregler, Gleitmittel, Netzmittel, Antiabsetzmittel und Oxidationsinhibitoren, einverleibt.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized characterized in that the usual composition Additives, such as leveling agents, colorants, UV stabilizers, fillers, viscosity regulators, Lubricants, wetting agents, anti-settling agents and Oxidation inhibitors, incorporated. 14. Kratzfeste Materialien, insbesondere mit kratzfesten Beschichtungen versehene Substrate, erhältlich nach dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 13.14. Scratch resistant materials, especially with scratch resistant ones Coated substrates, available after Method of one of claims 1 to 13. 15. Zusammensetzung zur Herstellung von kratzfesten Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß sie erhalten worden ist durch hydrolytische Vorkondensation, gegebenenfalls in Gegenwart eines Kondensationskatalysators, von
  • a) mindestens einem organofunktionellen Silan der Formel I R′ m SiX(4-m) (I)in der die Gruppen X, die gleich oder verschieden sein können, Wasserstoff, Halogen, Alkoxy, Acyloxy, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl oder -NR′′₂ (R′′ = H und/ oder Alkyl) bedeuten und die Reste R′, die gleich oder verschieden sein können, Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Aryl, Arylalkyl, Alkylaryl, Arylalkenyl, Alkenylaryl, Arylalkinyl oder Alkinylaryl darstellen, wobei diese Reste durch O- oder S-Atome oder die Gruppe -NR′′ unterbrochen sein können und einen oder mehrere Substituenten aus der Gruppe der Halogene und der gegebenenfalls substituierten Amino-, Amid-, Aldehyd-, Keto-, Alkylcarbonyl-, Carboxy-, Mercapto-, Cyano-, Hydroxy-, Alkoxy-, Alkoxycarbonyl-, Sulfonsäure-, Phosphorsäure-, Acryloxy-, Methacryloxy-, Epoxy- oder Vinylgruppen, tragen können und m den Wert 1, 2 oder 3 hat,
    und/oder einem davon abgeleiteten Oligomeren, in einer Menge von 25 bis 95 Mol-%, bezogen auf die Gesamtzahl der (monomeren) Ausgangskomponenten;
  • b) mindestens einer Verbindung, die ausgewählt ist aus Verbindungen der Summenformeln II und III AlR₃ (II)MR₄ (III)(M = Ti, Zr)in welcher die Reste R, die gleich oder verschieden sein können, Halogen, Alkyl, Alkoxy, Acyloxy oder Hydroxy bedeuten, wobei die soeben genannten Gruppen ganz oder teilweise durch Chelatliganden ersetzt sein können,
    und/oder einem davon abgeleiteten Oligomeren
    und/oder einem gegebenenfalls komplexierten Aluminiumsalz einer anorganischen oder organischen Säure, in einer Menge von 5 bis 75 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmolzahl der (monomeren) Ausgangskomponenten; und gegebenenfalls
  • c) einem oder mehreren im Reaktionsmedium löslichen, schwerflüchtigen Oxiden eines Elementes der Hauptgruppen Ia bis Va oder der Nebengruppen IIb, IIIb, Vb bis VIIIb des Periodensystems und/oder einer oder mehrerer im Reaktionsmedium löslichen, unter den Reaktionsbedingungen ein schwerflüchtiges Oxid bildenden Verbindungen eines dieser Elemente, in einer Menge von 0 bis 70 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmolzahl der (monomeren) Ausgangskomponenten; mit einer zur Hydrolyse der anwesenden hydrolysierbaren Gruppen ganz oder teilweise ausreichenden Wassermenge und anschließendes Abdampfen eines Teils der anwesenden flüchtigen Hydrolyseprodukte.
15. Composition for the production of scratch-resistant materials, characterized in that it has been obtained by hydrolytic precondensation, optionally in the presence of a condensation catalyst
  • a) at least one organofunctional silane of the formula I R ' m SiX (4- m) (I) in which the groups X, which may be the same or different, are hydrogen, halogen, alkoxy, acyloxy, alkylcarbonyl, alkoxycarbonyl or -NR''₂ (R '' = H and / or alkyl) and the radicals R ', which may be the same or different, represent alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, arylalkyl, alkylaryl, arylalkenyl, alkenylaryl, arylalkynyl or alkynylaryl, these radicals being represented by O or S atoms or the group -NR '' can be interrupted and one or more substituents from the group of the halogens and the optionally substituted amino, amide, aldehyde, keto, alkylcarbonyl, carboxy, mercapto , Cyano, hydroxy, alkoxy, alkoxycarbonyl, sulfonic acid, phosphoric acid, acryloxy, methacryloxy, epoxy or vinyl groups, and m has the value 1, 2 or 3,
    and / or an oligomer derived therefrom, in an amount of 25 to 95 mol%, based on the total number of (monomeric) starting components;
  • b) at least one compound which is selected from compounds of the empirical formulas II and III AlR₃ (II) MR₄ (III) (M = Ti, Zr) in which the radicals R, which may be the same or different, halogen, alkyl, alkoxy, Mean acyloxy or hydroxy, where the groups just mentioned can be replaced in whole or in part by chelate ligands,
    and / or an oligomer derived therefrom
    and / or an optionally complexed aluminum salt of an inorganic or organic acid, in an amount of 5 to 75 mol%, based on the total number of moles of the (monomeric) starting components; and if necessary
  • c) one or more non-volatile oxides, soluble in the reaction medium, of an element of main groups Ia to Va or subgroups IIb, IIIb, Vb to VIIIb of the periodic table and / or one or more compounds of one of these, which are soluble in the reaction medium and form a non-volatile oxide under the reaction conditions Elements, in an amount of 0 to 70 mol%, based on the total number of moles of the (monomeric) starting components; with a quantity of water which is wholly or partly sufficient for the hydrolysis of the hydrolyzable groups present and subsequent evaporation of part of the volatile hydrolysis products present.
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