制備多層涂層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及在金屬基底上制備多層涂層的方法，其可以特別用于涂覆和修補(bǔ)涂覆 車身和車身部件。
【背景技術(shù)】
[0002] 由例如底漆（primer)、二道底漆（surfacer)、底涂層（basecoatlayer)和清漆 層（clearcoatlayer)構(gòu)成的多層涂層是車輛涂覆和車輛修補(bǔ)涂覆中典型的涂層結(jié)構(gòu)。 將整個(gè)多層涂層粘合到基底上是非常重要的。因此，底漆溶液和內(nèi)涂層系統(tǒng)（undercoat systems)需要具有優(yōu)良的粘合性和抗腐蝕性，其適用于對(duì)金屬基底直接涂覆。
[0003] 目前大多數(shù)下至金屬的修補(bǔ)涂覆方法使用基于聚乙烯基丁縮醛的洗滌底漆和雙 組分聚氨酯二道底漆，以實(shí)現(xiàn)可接受的粘合性和良好質(zhì)量的施加的膜。這些方法的主要缺 點(diǎn)是生產(chǎn)能力不足。通常要進(jìn)行至少3-4小時(shí)的空氣干燥直到能夠?qū)Χ赖灼徇M(jìn)行磨砂和 能夠開始進(jìn)一步的操作。在較短的空氣干燥時(shí)間之后進(jìn)行磨砂可能導(dǎo)致膜仍過軟過脆，這 另一方面提高了損傷新施加的油漆系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。能夠通過使用紅外輻射或升高溫度加速該 固化過程。但以這種方式加速該過程要消耗能量且必須能夠得到固化設(shè)備。而且，隨后施 加到具有高顏料/增量劑含量的雙組分聚氨酯二道底漆上的水性底涂層通常較弱。此外， 洗滌底漆通常具有高含量的有機(jī)溶劑，由于環(huán)境的原因這是不適宜的。
[0004] 進(jìn)一步的選擇是使用快干聚脲表面組合物。然而，在將雙組分聚脲二道底漆直 接施加到金屬基底（特別是鋼和鋁基底）上時(shí)，粘合性通常較弱，經(jīng)常會(huì)觀察到粘合破 壞。在例如W0 2010/112157中公開了提高聚脲涂覆組合物對(duì)金屬的粘合性的方案。TO 2010/112157公開了能夠直接施加到金屬表面上的具有低顏料含量的涂料組合物。該涂料 組合物包含聚天冬氨酸酯和硅烷官能的聚異氰酸酯。然而，為確保磨砂二道底漆良好的可 磨砂性所需的高顏料和增量劑含量能夠使這些組合物對(duì)金屬基底的粘合性變差。
[0005] 進(jìn)一步地，DE10 2006 052 919公開了用于轉(zhuǎn)化預(yù)處理金屬表面的方法，其中用 包含磷酸鹽和鋅（II)離子和鈦和/或鋯化合物的磷化溶液對(duì)該金屬化表面進(jìn)行預(yù)處理。 DE103 22 446公開了用于抗腐蝕轉(zhuǎn)化預(yù)處理金屬表面的含水組合物。該組合物基于磷化 溶液且另外包含水溶性鈦和鋯化合物和一定量的游離氟離子。該經(jīng)預(yù)處理的金屬用于例如 汽車構(gòu)造和造船中。
[0006] 迄今為止尚不能提供具有可接受的金屬基底粘合性的可生產(chǎn)的二道底漆或粘合 底漆和二道底漆的可生產(chǎn)的組合，其在較短的空氣干燥時(shí)間之后就能夠磨砂且同時(shí)并未實(shí) 質(zhì)影響其他重要的涂層性質(zhì)。因此，本發(fā)明的目的是提供用于金屬基底的多層涂覆和多層 修補(bǔ)涂覆的方法，其在空氣干燥條件下提高了生產(chǎn)能力且產(chǎn)生了具有非常好的抗腐蝕性和 粘合性質(zhì)（例如對(duì)金屬基底令人滿意的干濕粘合性以及層內(nèi)粘合性）的涂層結(jié)構(gòu)。多層涂 層的性質(zhì)（例如可磨砂性、干燥性能）和整個(gè)涂覆過程的生產(chǎn)能力都不應(yīng)當(dāng)由此受到損害。 同時(shí)，該方法中所用的涂料組合物（特別是底漆和/或二道底漆）應(yīng)當(dāng)顯著地有助于減少 整個(gè)油漆系統(tǒng)的V0C(揮發(fā)性有機(jī)化合物）排放。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明涉及用于多層涂覆金屬基底的方法，特別是用于金屬基底的多層修補(bǔ)涂覆 方法，包括以下步驟：
[0008] 1.用酸性含水組合物預(yù)處理待涂覆或修補(bǔ)涂覆的該金屬基底，該酸性含水組合物 包括：
[0009] a)磷酸根離子和/或
[0010] b)至少一種水溶性的鈦和/或鋯化合物，和
[0011] c)水；
[0012] 2.可選地閃蒸該經(jīng)預(yù)處理的金屬基底；
[0013] 3.施加基于有機(jī)溶劑的二道底漆涂料組合物的二道底漆層，該二道底漆涂料組合 物包括：
[0014] A)至少一種聚天冬氨酸酯；
[0015] B)至少一種具有游離異氰酸酯基團(tuán)的聚異氰酸酯交聯(lián)劑；
[0016] C)顏料和/或增量劑；和
[0017] D)至少一種有機(jī)溶劑；以及
[0018] 4.固化該二道底漆層。
[0019] 令人驚奇地發(fā)現(xiàn)在施加上述限定的含水組合物與基于有機(jī)溶劑的聚脲二道底漆 的組合時(shí)能夠克服現(xiàn)有技術(shù)方案的缺點(diǎn)。在不需要施加熱的空氣干燥條件下實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)能 力的實(shí)質(zhì)提高。在修補(bǔ)涂覆過程開始之后僅80分鐘就可以對(duì)二道底漆層的表面進(jìn)行磨砂。 同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了高的最終質(zhì)量和耐久性以及對(duì)金屬基底和隨后施加的涂層（特別是水性底 涂層）的良好的粘合性。特別地，解決了該聚脲二道底漆單獨(dú)以及與洗滌底漆的結(jié)合針對(duì) 金屬修補(bǔ)的粘合問題。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面將更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。
[0021] 將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明為清楚起見在分別的實(shí)施方案的上下文內(nèi)容中描述的某些特征 也可以相結(jié)合提供在單一的實(shí)施方案中。相反，本發(fā)明為清楚起見在單一的實(shí)施方案的內(nèi) 容中描述的多個(gè)特征也可以分別地或以任意子組合方式提供。此外，除非內(nèi)容有明確的相 反聲明，單數(shù)形式的述及物也可以包括復(fù)數(shù)（例如"a"和"an"可以表示1個(gè)或1個(gè)或多 個(gè)）。
[0022] 此處和下文使用的術(shù)語"（甲基）丙烯酸的"應(yīng)當(dāng)表示甲基丙烯酸的或丙烯酸的。
[0023] 除非另行指出，此處述及的所有分子量（數(shù)均和重均分子量）都是通過GPC(凝膠 滲透色譜法）使用聚苯乙烯作為標(biāo)準(zhǔn)樣并使用四氫呋喃作為液相洗脫液測定的。
[0024] 水基涂料組合物（water-basedcoatingcomposition)是其中在制備和/或施 加該涂料時(shí)使用水作為溶劑或稀釋劑的涂料組合物。通常，水基涂料組合物可以包含基于 該涂料組合物的總重量計(jì)例如30-90wt%的水和可選的基于該涂料組合物的總重量計(jì)高達(dá) 30wt% (優(yōu)選低于15wt% )的有機(jī)溶劑。
[0025] 有機(jī)溶劑基涂料組合物（organicsolvent-basedcoatingcomposition)是其中 在制備和/或施加該涂料時(shí)使用有機(jī)溶劑作為溶劑或稀釋劑的涂料組合物。通常，溶劑基 涂料組合物包含基于該涂料組合物的總重量計(jì)例如20-90wt%的有機(jī)溶劑。
[0026] 底漆（primer)定義為總是形成涂料系統(tǒng)的第一涂層并用作基底和涂料系統(tǒng)之間 的粘合促進(jìn)劑的涂料組合物。底漆施加在非常薄的涂層（例如2-8iim)中（例如參見"車 輛整修（VehicleRefinishing)"，F(xiàn)ritzSadowski中的定義）。
[0027] 二道底漆（surfacer)定義為形成與頂涂層（topcoatlayer)接觸的充填涂 料組合物。其產(chǎn)生對(duì)頂涂層的粘合，有助于防腐，充填不平坦處并防止頂涂層的"下陷 (sinkage) "和基底表面差異的"斑紋（marking) "。二道底漆施加在例如40-400ym的涂層 中（例如參見"車輛整修（VehicleRefinishing)"，F(xiàn)ritzSadowski中的定義）。
[0028] 術(shù)語"預(yù)處理組合物"在此處和下文中應(yīng)當(dāng)用于如上限定的酸性含水組合物。
[0029] 下面更詳細(xì)地解釋依照本發(fā)明的方法的各個(gè)步驟。
[0030] 金屬基底特別是車身和車身部件。適合的金屬基底例如是汽車工業(yè)中已知的金屬 基底，例如鐵、鋅、鋁、鎂、不銹鋼或其合金。
[0031] 在該方法的步驟1中，用預(yù)處理組合物對(duì)待涂覆或修補(bǔ)涂覆的金屬基底進(jìn)行預(yù)處 理。特別是在修補(bǔ)涂覆方法的情況中，在用預(yù)處理組合物對(duì)金屬基底預(yù)處理之前，如果需 要，能夠以常規(guī)方式準(zhǔn)備待修補(bǔ)涂覆的污損區(qū)域（例如車身或車身部件上的）。例如可以 通過清潔、磨砂和再清潔準(zhǔn)備該污損區(qū)域以及可選的該污損區(qū)域和完好的現(xiàn)有涂層之間的 邊界過渡區(qū)。能夠用常規(guī)清潔劑（例如低V0C二道底漆清潔劑或硅酮去除劑（silicone remover))清潔經(jīng)磨砂的修補(bǔ)表面。
[0032] 在可選的準(zhǔn)備步驟之后，用包括a)磷酸根離子和/或b)水溶性的鈦和/或鋯化 合物和c)水的預(yù)處理組合物對(duì)該金屬表面進(jìn)行預(yù)處理。
[0033] 優(yōu)選地，該預(yù)處理組合物包括相對(duì)于該預(yù)處理組合物的總量計(jì)l_25wt% (更優(yōu)選 l-16wt% )的磷酸根離子和/或相對(duì)于該預(yù)處理組合物的總量以元素鈦和鋯計(jì)0. 3-3wt% (更優(yōu)選〇.5-lwt%)的至少一種水溶性的鈦和/或鋯化合物。磷酸根離子能夠以例如離 解的正磷酸和/或正磷酸鹽（例如磷酸氫銨）的形式存在。
[0034] 水溶性的鈦和/或鋯化合物能夠是例如：含鈦和鋯的絡(luò)合氟代酸（titaniumor zirconiumcontainingcomplexfluoroacids),例如六氟代欽酸（hexafluorotitanium acid)和六氟代锫酸（hexafluorozirconiumacid),以及鈦或锫的氟絡(luò)合物（fluoro complexesoftitaniumorzirconium)，例如六