CN107847969A - 制备由底漆和面漆组成的涂层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在基材上制备由固化的二道底漆和面漆组成的涂层的方法，还涉及根据所请求保护的方法涂覆的基材。基材优选为机动车辆的车身或车厢，或所述车身或车厢的组件。所请求保护的方法尤其适于在乘用车辆和多用途运载车辆如卡车、货车或公共汽车上制备涂层。

Description

制备由底漆和面漆组成的涂层的方法
本发明涉及一种在基材上制备由二道底漆和面漆组成的涂层的方法，以及通过本发明的方法涂覆的基材。基材优选包括机动车辆的车身或车厢，或其组成部分。本发明的方法尤其适于在汽车和商用车辆如卡车、货车或公共汽车上制备涂层。
现有技术已知的是，通常以多步方法来涂覆机动车辆的车身或车厢，从而形成多层漆体系。这些已知的涂饰方法通常具有以下步骤：
1)将基材磷化；
2)施加阴极电泳涂料并固化该电泳涂料，从而获得防腐电泳涂层；
3)施加用于形成二道底漆的涂料。该施加通常以两道喷涂进行。在施加后，首先将所得的二道底漆闪蒸(闪蒸时间)，然后热固化(例如在60-150℃下)，从而形成固化的二道底漆。固化的二道底漆的典型膜厚为30-80μm。如果希望打磨固化的二道底漆，则使用较后的膜厚；
4)a)施加用于形成单道面漆的涂料。该施加通常以至少两道喷涂进行。用于形成单道面漆的涂料通常是单色着色的。在施加后，首先将所得的面漆闪蒸，然后热固化。取决于色调和遮盖力，固化面漆的典型膜厚为50-80μm。
b)作为a)的替代，也可施加用于形成底色漆的涂料，随后施加用于形成透明涂层的涂料。在施加用于形成透明涂层的涂料之前，对底色漆进行闪蒸，并达到约10-20μm的膜厚。关于闪蒸时间，一般规则是闪蒸时间的延长会导致其上的透明涂层的外观改善。在相应的闪蒸时间之后，施加用于形成透明涂层的涂料。任选对该透明涂层进行闪蒸，然后热固化。固化透明涂层的典型膜厚为约50μm。
5)作为第3和4a节的组合的替代，也可直接将面漆施加至固化的阴极电泳涂层上(即，不存在固化的二道底漆)。然而，不存在固化的二道底漆会使得例如紫外线可透射，这可导致固化的电泳涂层发生粉化并丧失粘合性。UV吸收剂用量的增加会导致材料成本显著提高。在使用各种基材或不同基材的情况下，必须使用显著更大的膜厚来获得所需的遮盖力，尤其是在遮盖力差的色调的情况下。对于高质量的应用场合而言，该选项因质量和/或成本而被排除。
6)作为第3和4a节的组合的替代，使用“整合”涂饰方法，其中通过施加第一底色漆而实现固化的二道底漆的性能。在这些整合方法中，首先施加用于形成第一底色漆的涂料，所述涂料不包含例如效应颜料，而是具有额外的功能填料。在施加用于形成第二底色漆的涂料之前，任选对该第一底色漆进行闪蒸。第一底色漆的干膜厚度为约20μm。此后施加用于形成第二底色漆的另一涂料。该涂层用于设定色调。该第二底色漆的干膜厚度通常小于20μm。在施加用于形成第二底色漆的第二涂料之后，将第一和第二底色漆在闪蒸区域闪蒸以至少达到不粘尘干状态。此后施加未着色的涂料以形成透明涂层。再次任选对该涂层进行闪蒸，然后最终将该涂层热固化。
上述步骤中所用的涂料原则上包含多种成分：基料、颜料和填料以及溶剂，以及基料中可包含的添加剂(取决于术语“基料”的定义)。基料原则上用于在基材上形成交联的膜。术语“主基料”是指主要用于形成交联膜的基料成分。涂料原则上可物理固化、自交联或外部交联。一般而言，涂料分为单组分体系(1-K)和双组分体系(2-K)。2-K体系是交联剂组分必须在处理前不久才加入以固化涂料的那些涂料。在处理前不久不加入交联剂组分以固化涂料的其余涂料称为1-K体系。在双组分涂料的情况下，待交联的组分和相应的交联剂二者形成主基料。
就溶剂而言，涂料通常可基本上为溶剂基的或基本上为水性的。
上文所述的用于制备两个或更多个涂层的涂层的现有技术涂覆方法的共同特征在于，总是只有在已事先施加的涂层达到至少不粘尘干状态时才将涂料施加至所述涂层上。这确保了不同涂层的涂料不需要在液态下彼此相容，并且允许各种涂层中的极其不同的涂料彼此组合。因此，例如可将水性涂料与溶剂基涂料组合，或者将环氧基基料与聚氨酯基基料组合。在文献中，不正确的是，将涂料施加至尚未完全固化的已有涂层上的涂覆方法称为“湿碰湿”方法。
此外，所谓的“湿碰湿”产品在商业上可用于制备二道底漆和面漆。这些产品在可施加涂覆面漆之前也必须将二道底漆闪蒸以至少达到不粘尘干状态(但不是热固化)。因此，此处术语“湿碰湿”也是有误导性的，而且没有被正确地使用。
取决于多层漆体系的所需性能谱，各涂层的涂料几乎可彼此独立地选择。因此，上述经验证的涂饰方法提供了非常复杂的变化可能性，甚至可满足多层漆***的非常特定的要求。
然而，鉴于变化的许多可能性，它们也带来许多的错误可能性，这只能通过复杂且因此昂贵的修正步骤来消除。错误的可能来源的实例是二道底漆施加中的错误，其必须在施加面漆之前通过打磨固化的二道底漆来消除。此外，在涂饰操作期间，作为该操作的必然结果，将车身或其组成部分暂时保持在缓冲区中，在那里它们可能会脏污。该***的固有风险例如为将用于形成面漆的涂料施加至未充分清洁的表面，并且固化的面漆随后表现出表面缺陷。然后必须消除这些缺陷，反过来也导致成本和不便。
因此，本发明的目的是提供一种制备多层漆体系的新方法，其特征在于低复杂性和减少错误的可能性。同时，本发明的方法能减少操作时间和操作成本。所得多层漆体系的性能谱至少与使用现有技术已知的涂饰方法制得的多层漆体系相当。特别地，用本发明方法制得的多层漆体系就其视觉性能(外观、光泽、流平等)及其工业力学性能(例如耐候性和耐化学性)而言至少与由现有技术方法制得的涂层相当。
该目的可通过提供一种在基材上制备由固化的二道底漆和面漆组成的涂层的方法实现，其包括：
i)通过如下步骤制备涂层体系：
i-a)在第一步骤中，在未处理的基材或至少涂覆有固化电沉积涂层的基材上施加包含至少一种着色颜料且包含至少一种自交联、外部交联或物理干燥性基料作为主基料的涂料以形成二道底漆，
i-b)在第二步骤中，在二道底漆上施加包含至少一种着色颜料且包含至少一种自交联、外部交联或物理干燥性基料作为主基料的另一涂料以形成面漆，和
ii)将步骤i)中制得的涂层体系固化以形成涂层，
其特征在于，涂层体系中用于i-a)和i-b)中的涂料根据DIN EN ISO 12944-5：2008-01是相容的，并且
i-b)中用于形成面漆的涂料的施加在i-a)中用于形成二道底漆的涂料根据DIN53150：2002-09达到干燥阶段1之前进行，其中干燥阶段根据EN ISO 9117-3：2010确定。
本发明进一步涉及一种在基材上制备由固化的二道底漆和面漆组成的涂层的方法，包括：
i)通过如下步骤制备涂层体系：
i-a)在第一步骤中，在未处理的基材或至少涂覆有固化电沉积涂层的基材上施加包含至少一种自交联、外部交联或物理干燥性基料作为主基料的涂料以形成二道底漆层，
i-b)在第二步骤中，在二道底漆层上施加包含至少一种自交联、外部交联或物理干燥性基料作为主基料的另一涂料以形成面漆层，和
ii)将步骤i)中制得的涂层体系固化以形成涂层，
其特征在于，涂层体系中用于i-a)和i-b)中的涂料根据DIN EN ISO 12944-5：2008-01是相容的，并且
i-b)中用于形成面漆的涂料的施加在i-a)中用于形成二道底漆的涂料根据DIN53150：2002-09达到干燥阶段1之前进行，其中干燥阶段根据EN ISO 9117-3：2010确定。
在本说明书的含义范围内，引入下列术语定义：
术语“涂料”描述了已经或将要施加到基材上的固化涂层整体。术语“涂层”是指通过将涂料单次或多次施加至基材上而形成的连续涂层。通过固化将涂层转化成固化的涂层。在仅具有一个固化涂层的涂层情况下，术语涂层和固化涂层是同义的。
术语“涂层体系”是指已经或将要施加到基材上的涂料的涂层整体。
涂料是一种液体产品，其在施加至基材上时产生涂层。在固化后，固化的涂层是这种涂层的结果。当连续施加两种或更多种涂料从而在每种情况下形成一个涂层时，结果是涂层体系。当该涂层体系固化时，结果是由相应固化涂层组成的涂层。为了简化命名，用于形成相应涂层的涂料也根据该涂层来命名：这意味着将用于形成二道底漆层的涂料称作二道底漆，并且将用于形成面漆层的涂料称作面漆。
“闪蒸(蒸出)”是在成膜完成之前和/或施加另一涂料组合物之前涂料挥发分的部分蒸发。闪蒸时间也称为蒸出时间。
固化或物理干燥是与以液体形式施加的涂料转变成与基材充分粘合的固体膜有关的过程、反应顺序、转化等的整个复合体。固化的结果是交联的膜。这可通过化学或物理交联(即通过完全移除溶剂而使聚合物链互相缠绕)来实现。
根据DIN 4618：2007-03，总称“基料”是不包括颜料和填料在内的涂料的非挥发分。术语“固体”描述了涂料的非挥发分。
对本发明而言重要的是，步骤i-a)和i-b)中使用的涂料在涂层体系中根据DIN ENISO 12944-5：2008-01是相容的。就本发明而言，相容性是指两种或更多种涂料用于涂层体系中而不发生不希望的副作用的能力。
对本发明而言进一步重要的是，i-b)中用于形成面漆的涂料的施加在i-a)中用于形成二道底漆的涂料根据DIN 53150：2002-09达到干燥阶段1之前进行，其中干燥阶段根据EN ISO 9117-3：2010确定。根据DIN 53150：2002-09，当通过散布施加的具有限定尺寸的玻璃珠可用柔软的动物毛刷再次容易且无残余地除去并且不损坏表面时，达到干燥阶段1。不粘尘干概念也作为干燥阶段1概念的同义词使用。
在本发明的方法中，在步骤i)中，首先制备涂层体系。为此，在步骤i-a)中，将包含至少一种着色颜料的涂料施加至未处理的基材上，或施加至至少涂覆有固化的电沉积涂层的基材上以形成二道底漆。
二道底漆的目的是找平任何不平整之处和/或消除基材的色调差异。同时，该涂层在处于固化状态时起吸收能量并保护下方基材表面以免紫外线透射的作用。
在步骤i-b)中，在第二步骤中，施加包含至少一种着色颜料的另一涂料以形成面漆。
对本发明而言重要的是，在用于形成二道底漆的涂料根据DIN 53150：2002-09达到干燥阶段1之前，将用于形成面漆的涂料施加至二道底漆上，其中干燥阶段根据EN ISO9117-3：2010确定。
其结果是所述两种涂料直接“湿碰湿”施加，因此在二道底漆和面漆之间不形成离散的边界层。因此，固化的二道底漆和固化的面漆之间会自动产生涂层间粘合。
作为操作的必然结果，在步骤i-a)和i-b)之间存在不可避免的闪蒸时间，这是由施加涂料时的循环时间所引起的且是额外操作(当实施时)的结果，例如在关键位置的初步涂覆(例如在珠粒和边缘上)。与现有技术已知的整合涂饰方法相比，这些不可避免的闪蒸时间破坏了所得涂层的外观，因此在本发明的方法中应保持尽可能短。
由于在二道底漆不粘尘干之前施加用于形成面漆的涂料，对本发明而言进一步重要的是，i-a)和i-b)中使用的涂料在涂层体系中根据DIN EN ISO 12944-5：2008-01是相容的。一般而言，这意味着当将面漆施加至尚未不粘尘干的二道底漆时，不会产生不希望的效果。特别地，这意味着不会产生负面的物理和化学相互作用(这会不利地影响成膜或所得涂层的性能)。就本发明而言，不希望的效果特别是在二道底漆和面漆之间产生离散的相界面，从而防止二道底漆和面漆的任何部分混合。此外，不希望各涂料发生分离，因为这可能导致例如所述涂层中的主基料的梯度。其它不希望的副作用是在涂层体系中发生沉降，例如由于用于形成二道底漆的涂料组分以及用于形成面漆的涂料组分的(沉淀)反应而在涂层体系中形成固体；润湿转移的情况将使得例如二道底漆的润湿添加剂与面漆的润湿添加剂相互作用，从而导致颜料或填料失稳。就本发明而言，不希望的效果还包括所得涂层的不希望的表面效果，例如在涂层中出现缩孔、针孔或类似缺陷。
在制备由二道底漆和面漆组成的涂层体系之后，将制得的涂层体系在步骤ii)中固化，从而形成由固化二道底漆和固化面漆组成的涂层。此处使用的固化条件是使得用于形成二道底漆和面漆的相容涂料可共同固化。
用于形成二道底漆和面漆的涂料包含至少一种着色颜料。
根据DIN EN ISO 4618，颜料是由在涂料的液相中不可溶的细颗粒组成并且由于其光学、保护和/或装饰性质而使用的着色剂。此处，术语“着色剂”包括黑色或白色着色剂。优选的颜料为着色颜料和/或效应颜料和防腐蚀颜料。效应颜料是赋予光学效应的那些，特别是来自光的反射。
合适的无机着色颜料的实例为白色颜料如锌白、硫化锌或锌钡白；黑色颜料如炭黑、铁锰黑或尖晶石黑；彩色颜料如氧化铬、水合氧化铬绿、钴绿或群青绿、钴蓝、群青蓝或锰蓝、群青紫或钴紫和锰紫、氧化铁红、硫硒化镉、钼酸盐红或群青红；氧化铁棕、混合棕、尖晶石相和刚玉相或铬橙；或氧化铁黄、镍钛黄、铬钛黄、硫化镉、硫化镉锌、铬黄或钒酸铋。
此外，无机着色颜料为二氧化硅、氧化铝、氧化铝水合物，更特别为勃姆石、二氧化钛、氧化锆、氧化铈及其混合物。
合适有机着色颜料的实例为单偶氮类颜料、双偶氮类颜料、蒽醌类颜料、苯并咪唑类颜料、喹吖啶酮类颜料、喹酞酮类颜料、二酮基吡咯并吡咯类颜料、二嗪类颜料、阴丹酮类颜料、异吲哚啉类颜料、异吲哚啉酮类颜料、偶氮甲碱类颜料、硫靛类颜料、金属配合物颜料、紫环酮(perinone)类颜料，苝类颜料，酞菁类颜料或苯胺黑。
通常可在手动测试中检查两种涂料的相容性。为此，在未着色涂料的情况下，将它们在透明容器中混合。在着色涂料的情况下，制备不含颜料的涂料提取物。如果在混合时，两种涂料形成澄清、均匀和稳定的溶液，则所述涂料彼此相容。通过将所述混合物冷却至-40℃并就透明度和半透明度而言评估透明性，可评估涂料的任何所需的混合物或基料的任何所需的组合的相容性。除温度之外，其他可变因素包括选定的冷却速率、冷却时间和保持时间以及用量。因此，对于对比测试，变量可保持恒定或足够相似。除了视觉评估之外，另一种技术可能性是类似于光度测量技术的“浊度测量”。这允许更有效地量化结果。
i-a)和i-b)中使用的涂料的相容性优选通过用于形成二道底漆的涂料的主基料与用于形成面漆的涂料的主基料根据DIN EN ISO 12944-5：2008-01的相容性来实现。就本发明而言，除了已经就涂料所述的副作用之外，与基料相容性有关的不希望副作用特别是一种主基料的固化不会干扰另一种主基料的固化，从而使得在所得涂层中不出现缺陷，例如表面缺陷。为了说明这一点，给出了以下实例：用于形成二道底漆和面漆的涂料的主基料可不受限制地很好混溶。一种主基料主要含有反应性很高的伯羟基，而另一种主基料仅含有低反应性羟基。由于在二道底漆达到不粘尘干之前将用于形成面漆的涂料施加至所述二道底漆上，因此所述涂料发生部分混合，因此主基料也发生部分混合，从而导致所述两种主基料在每种情况下为另一涂层的一部分。通过两种主基料羟基的化学交联而进行的固化就时间而言极其不同地进行，从而导致非常不平整的表面。
相容性优选通过以相同方式固化的两种涂料的主基料来实现。这首先意味着两种涂料或其中存在的主基料优选是物理固化性的或自交联或外部交联性的。特别优选地，二道底漆和面漆的涂料的主基料是外部交联性的。
在物理干燥涂料的情况下，优选物理干燥能在相似的条件下进行。干燥条件包括诸如温度和干燥时间的因素。此外，相对空气湿度以及输送通过涂料的体积流速也可能起关键作用。
例如，相似的物理干燥条件可通过相似的温度来实现。就物理固化而言的相似温度意指涂料的固化温度相差优选不超过30℃，更优选20℃，非常优选5℃。尤其优选的是二道底漆和面漆的物理干燥温度相同。
一般而言，还尤其优选的是二道底漆和面漆物理干燥的干燥时间是相同的。
当使用包含自交联基料作为其主基料的涂料来形成二道底漆和面漆时，优选这些涂料在相似的固化条件下固化。例如在自交联基料的情况下，它们可具有一种或多种封闭的交联剂组分，其在升高的温度下解封闭以形成反应***联剂组分。在这种情况下，优选主基料的交联剂组分具有相似的解封闭条件，特别是就解封闭温度和时间而言。尤其优选二道底漆和面漆的固化温度是相同的。自交联基料也可例如通过暴露于光化辐射而固化。在这种情况下，优选的是固化存在于涂料中的基料所需的辐射处于相似的波长范围内。
当使用外部交联的基料作为涂料中的主基料时，在两种涂料的主基料中，交联剂组分的反应性基团与待交联组分的反应性基团的比例优选是相似的。在本文中，“相似的”意指反应性基团彼此的比例相差优选不超过20％，更优选10％，非常优选5％。非常特别优选的是，基料中的交联剂组分的反应性基团与待交联组分的反应性基团的比例是相同的。进一步优选涂料基料中的交联剂组分的反应性基团以及待交联组分的反应性基团在化学方面是极其相似的，更优选在化学方面是相同的。上述优选方案通过示例示出了如何可在用于制备二道底漆和面漆的涂料的主基料之间实现相容性。两种涂料的主基料的相容性优选通过用于形成二道底漆的涂料的主基料与用于形成面漆的涂料的主基料属于相同的基料类别来实现。
在本发明的上下文中，基料类别的概念意指主基料属于相同的化合物类别。就本发明而言，化学化合物类别的实例为缩聚树脂，例如醇酸树脂、饱和和不饱和聚酯树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚硅氧烷树脂，以及交联剂树脂，例如酚醛树脂和尿素树脂。此外，聚加成树脂如聚氨酯或环氧树脂和加成聚合树脂如聚烯烃、聚乙烯基化合物或聚(甲基)丙烯酸酯构成了化合物类别。
涂料的主基料优选选自异氰酸酯交联性、含多羟基的聚酯树脂和聚丙烯酸酯树脂及其混合物，更优选选自含多羟基的聚丙烯酸酯树脂。
尤其优选用于制备二道底漆和面漆的涂料的主基料是相同的。
用于形成二道底漆和面漆的涂料优选基本上包含有机溶剂作为溶剂或者基本上是水性的，其中涂料彼此独立地基本上包含有机溶剂作为溶剂或者基本上是水性的。此处，通常应确保溶剂在选定的反应条件下不具有反应性或者与反应配对的反应性可忽略不计，并且反应物和反应产物至少部分可溶于其中。
与本发明的方法有关的措辞“基本上包含有机溶剂”优选是指作为溶剂包含有机溶剂作为主要组分且因此基本上不含水的那些涂料。然而，可能的话，涂料可包含小含量的水。水的含量优选不大于1.0重量％，更优选不大于0.5重量％，非常优选不大于0.1重量％，更特别地不大于0.01重量％，在每种情况下基于存在于涂料中的溶剂总含量。有机溶剂的实例包括杂环、脂族或芳族烃，单或多官能醇，醚，酯，酮和酰胺，例如N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、甲苯、二甲苯、丁醇、乙基乙二醇和丁基乙二醇及其乙酸酯、丁基二甘醇、二甘醇二甲醚、环己酮、甲乙酮(MEK)，甲基异丁基酮(MIBK)、丙酮、异佛尔酮或其混合物。特别优选有机溶剂选自2-庚酮(MAK)、丁基乙二醇乙酸酯(BGA)、乙酸丁酯及其混合物。
与本发明方法有关的术语“基本上水性的”优选是指作为溶剂包含水作为主要组分且因此基本上不含有机溶剂的那些涂料。然而，可能的话，涂料可包含小部分的至少一种有机溶剂。该类有机溶剂的实例为上文已列出的有机溶剂。有机溶剂的含量优选不大于1.0重量％，更优选不大于0.5重量％，非常优选不大于0.1重量％，更特别地不大于0.01重量％，在每种情况下基于存在于涂料中的溶剂总含量。
特别优选地，用于形成二道底漆和面漆的涂料基本上包含有机溶剂作为溶剂。此处，进一步优选涂料包含相似的溶剂或溶剂混合物，更优选相同的溶剂或溶剂混合物。溶剂或其混合物的相似性特别地意指它们具有相似的极性。
尤其优选用于形成二道底漆和面漆的涂料的主基料和溶剂均是相同的。
用于形成二道底漆的涂料优选包含填料。
根据DIN EN ISO 4618，填料是颗粒或粉末形式的材料，其不溶于涂料的液相中且用来实现或影响限定的物理品质。由于颜料和填料在其预期用途方面可能存在重叠的情况，因此通常采用折射率来区分它们。对填料而言，折射率为1.7以下，这意味着该类产品不能获得任何显著的散射和遮盖力。
用于形成二道底漆和面漆的涂料优选各自具有至少40重量％，更优选至少50重量％，非常优选65重量％的固体含量。这意味着用于形成二道底漆和面漆的涂料优选为所谓的高固体(HS)或更优选超高固体(UHS)涂料。通过优选的高固含量，可确保以一次喷涂来施加所需的膜厚。
术语MS(中等固体)、HS(高固体)或UHS(超高固体)的普遍有效的定义是不存在的。在不进行排出空气的热清洁(焚烧)下的涂饰单元的情况下，出于环境保护的原因，即喷混合物中的溶剂含量应尽可能低。因此，在欧盟范围内(然而在其他地区也是如此)，根据应用领域制定了不同的极限，以批准该类单元的操作。在该定义下，MS涂料的VOC>420g/l，HS<420g/l，UHS<350g/l。例如根据DIN EN ISO 11890或ASTM D2369确定且根据下式计算：
VOC(g/l)＝(挥发分的质量[g]-水的质量[g])/(涂料的体积[l]-水的体积[l])
如果在293.15K下具有0.01KPa的蒸气压，则将有机化合物归为挥发性的。
由于每次要减去水含量且参考点是无水涂料的体积，因此相同施加(施加效率、喷涂次数等)和相同涂饰面积的排放具有可比性，即使涂料的着色是不同的。相应的定义适用于本发明。
用于形成二道底漆和面漆的涂料优选是流变学优化的，因为它们表现出足够的运行稳定性和爆孔稳定性。这优选通过使用流变剂和任选的消泡剂来实现。可优选在本发明的方法中用于控制涂料的流变性质的流变剂的实例为热解法二氧化硅、膨润土和脲官能化的聚合物。
优选通过气动和/或静电喷涂(ESTA)来施加用于形成二道底漆的涂料和用于形成面漆的涂料。这些操作可由人工操作来补充，例如用于关键点的初步涂饰。
用于形成二道底漆和面漆的涂料优选各自以一定的湿膜厚度施加，从而导致固化二道底漆的干膜厚度为25-35μm，固化面漆的干膜厚度为40-80μm。
固化二道底漆和固化面漆的干膜厚度通过横切面显微测定。为此，使用合适的工具如解剖刀将制得的固化涂层从基材剥离。将如此获得的膜部分固定在载玻片架上以显微观察涂层(所谓的横切面)。通过适当校准的显微镜结合图像分析，可以以±1μm的精度测定膜厚。
本发明的方法特别适于在汽车和商用车辆如卡车、货车或公共汽车上制备涂层。因此，基体优选为机动车辆的车身或车厢或其一部分。更优选地，基材为汽车或商用车辆的车身或车厢，更特别为卡车、货车或客车的车身或车厢。
本发明进一步涉及一种涂覆有由固化二道底漆和固化面漆组成的涂层的基材，所述涂层通过本发明的方法制备。
上面的观察表明，通过本发明的方法可大大降低制备涂层所涉及的复杂性。因此，例如在双组分涂料中在二道底漆和面漆中使用相同的交联剂组分的情况下，就设备技术而言，本发明的方法可在没有用于交联剂组分的额外单独导管下进行。此外，用于形成二道底漆的涂料和用于形成面漆的涂料可在一个单元中处理。因此，通过省略用于施加二道底漆的单独生产线，可大幅扩大生产能力，由此可实现单位涂覆表面积的投资成本的显著降低。
通过省略容易出错的操作步骤可实现错误可能性、操作时间和操作成本的定向减小。相应省略的是二道底漆在烘箱中的闪蒸或固化、固化二道底漆的修正性打磨的可能需求、涂覆有二道底漆的车身或其零件在缓冲区中的临时储存，及其在施加用于形成面漆的涂料之前的清洁的可能需求。因此，可减少由于不适当的施加和/或由于涂料的次优匹配而引起的表面缺陷，例如由不充分闪蒸或干燥的水性二道底漆的水引起的溶剂基面漆中的爆孔产生。本发明的方法还使得具有低表面能的基材上的润湿缺陷(缩孔)的发生率最小化。
用本发明的方法制得的涂层表现出至少与根据现有技术已知的方法制得的涂层相当的性能谱。与单独用相同的涂料涂覆并烘烤的各涂层相比，通过本发明方法制得的涂层显示出显著更好的外观，包括例如在垂直面上。
此外，通过下文实施例进一步阐述本发明。
除非另有说明，否则以份计的量为重量份，以百分数计的量为重量百分数。
除非本文另有说明，否则所有关于标准的措辞均是指在本发明申请日通行的标准。
缩写和起始物质
TNP 1，1，1-三(羟甲基)丙烷
HHPAn 六氢邻苯二甲酸酐
Cardura 新癸酸的缩水甘油酯；生产商：Momentive
HDI 六亚甲基二异氰酸酯
IPDI 异佛尔酮二异氰酸酯
涂料的非挥发分，即固含量(固体含量)根据DIN EN ISO 3251(日期：2008年6月)测定。测试时间为60分钟，温度为130℃。干燥后残留的非挥发分相对于初始质量来表示，并表示涂料组合物的固含量百分比。
OH值的测定：OH值以所用组分的化学计量来计算。OH值由所用的OH官能组分减去获得的酸值加上由开环反应产生的其它OH基计算。
酸值的测定：酸值根据DIN EN ISO 2114通过用KOH溶液滴定来测定。此处，酸值表示中和1g相应化合物所消耗的氢氧化钾的量(以mg计)。
所报告的OH值和酸值在每种情况下与涂料的固体含量相关。
分子量的测定：分子量测定使用高压液相色谱泵和折射率检测仪通过凝胶渗透色谱法(GPC)在40℃下进行。使用的洗脱液为四氢呋喃，洗脱速率为1ml/分钟。使用聚MMA标样进行校准。测定数均分子量Mn、重均分子量Mw和Mp，其中多分散性指数Mp由Mp＝Mw/Mn计算。
玻璃化转变温度Tg的测定根据DIN 53765进行。
粘度的测量在23℃下使用获自Brookfield的旋转粘度计进行，型号CAP 2000+，3号转子，剪切速率为1250s-1。
在下文的工作实施例中，在每种情况下通过ESTA施加至阴极电泳涂覆的基材上；干膜厚度：二道底漆在每种情况下为30μm，面漆在每种情况下为50μm。
现有技术：对比实施例的样品1使用了市售二道底漆(二道底漆1)和市售白色双组分面漆(面漆1)(二者均获自BASF Coatings GmbH Münster)：
二道底漆1为基于聚酯的单组分(1-K)水基二道底漆，用三聚氰胺树脂交联。另一种可能性是使用市售的溶剂基填料，例如多胺交联的环氧树脂或低聚异氰酸酯交联的OH官能丙烯酸酯树脂。
面漆1为基于OH官能丙烯酸酯树脂的双组分(2-K)面漆(白色)，其用低聚异氰酸酯交联(类似于面漆2的面漆组合物)。
用于本发明方法的填料和面漆：2-K二道底漆(二道底漆2)和2-K面漆(白色)(面漆2)。
用于制备本发明方法的工作实施例的基料组合物的各合成的描述：
聚酯：
类似：参考Research Disclosure(2006)，505(May)，P520-P521(No.505044)CODEN：RSDSBB；ISSN：0374-4353
类似于上述参考文献的实施例A，使1摩尔TNP与2摩尔HHPAn反应，然后在第二步骤中使所得产物在120℃下与2摩尔Cardura 反应。在该温度下再保持2小时后，将产物冷却并用2份二甲苯和1份SOLVENTNAPHTHA 160/180的混合物稀释至84±1％的固含量。这得到了粘度为3400-4800mPas的粘稠溶液。
OH官能丙烯酸酯1：
OH官能丙烯酸酯在SOLVENTNAPHTHA 160/180中聚合，OH值为115-125mg KOH/g，Tg为33℃，酸值为5-8mg KOH/g，数均分子量为1200-2000道尔顿，重均分子量为3300-5100道尔顿(相对于作为标样的聚甲基丙烯酸甲酯测定)，固含量为65±1％。聚合温度在超大气压(3巴，绝对)下为160℃。
溶剂是比例为4∶1的SOLVENTNAPHTHA 160/180和乙酸正丁酯的混合物。OH丙烯酸酯的粘度为650-1000mPas。单体组合物由大致等份数的苯乙烯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸异癸酯组成。OH官能丙烯酸酯2：
OH官能丙烯酸酯在乙酸丁酯中聚合，OH值为152-160mg KOH/g，Tg为55℃，酸值为8-10mg KOH/g，数均分子量为1600-2200道尔顿，重均分子量为3900-4500道尔顿(相对于作为标样的聚甲基丙烯酸甲酯测定)，固含量为55±1％。溶剂为SOLVENTNAPHTHA 160/180和乙酸正丁酯以7∶1比例的混合物。
OH丙烯酸酯的粘度为900-1300mPas。单体组合物由等份数的苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯以及甲基丙烯酸环己酯和少量丙烯酸组成。
OH官能丙烯酸酯3：
OH官能团丙烯酸酯在乙酸丁酯中聚合，OH值为115-125mg KOH/g，Tg为33℃，酸值为5-8mg KOH/g，数均分子量为1300-1500道尔顿，重均分子量为3700-4500道尔顿(相对于作为标样的聚甲基丙烯酸甲酯测定)，在乙酸丁酯中的固含量为78±1％。聚合温度在超大气压(3巴，绝对)下为160℃。
这得到了粘度为5800-6300mPas的粘稠溶液。单体组合物由大致等份数苯乙烯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸异癸酯组成。
用于本发明方法的二道底漆配方和面漆配方的工作实施例(二道底漆2和面漆2)
二道底漆2 面漆2
聚酯(固体) 15.5 16
OH官能丙烯酸酯树脂1和2(固体) 10 13.1
OH官能丙烯酸酯树脂3(固体) 11 9.4
市售分散添加剂(Disperbyk，获自Byk) 1 0.8
填料1—滑石 5 0
填料2—白垩 16 0
填料3—氧化锌 12 0
颜料1—二氧化钛 3 33.7
颜料2—炭黑 0.01 0.2
添加剂(光稳定剂，UV吸收剂，HALS) 0 0.5
触变添加剂1—Aerosil 0.1 0.2
触变添加剂2—Bentone 0.3 0.2
催化剂 0.02 0.02
溶剂—乙酸酯、酮、芳族化合物、脂族化合物 25 25.83
添加剂(流动调节，润湿) 0.07 0.05
100 100
二道底漆和面漆均使用基于六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的市售脂族低聚异氰酸酯交联。或者，交联也可用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)进行。
施加本身在每种情况下在相同的条件下使用ESTA(静电施加)以相同的距离、相同的输送速率、牵引速率、钟罩的旋转速率等下进行。
本发明的样品：在本发明实施例2、3和4中，在用于形成二道底漆的涂料根据DIN53150：2002-09达到干燥阶段1之前，施加用于形成面漆的涂料。样品在二道底漆的闪蒸时间方面不同。
使用二道底漆1或二道底漆2的对比样品：在二道底漆固化之后，将面漆施加至相应的固化二道底漆上。
样品1：在施加面漆之前，将二道底漆1热固化
样品5：在施加面漆之前，将二道底漆2热固化
样品 1＊ 2 3 4 5＊
二道底漆 二道底漆1 二道底漆2 二道底漆2 二道底漆2 二道底漆2
二道底漆的闪蒸时间 240秒 480秒 600秒
二道底漆的固化 x x
面漆 面漆1 面漆2 面漆2 面漆2 面漆2
LW 5.6 3.4 5.4 7.2 17.5
SW 3.6 5.4 6.5 6.9 2.3
N1 4.9 3.6 4.8 5.5 8
N3 5.2 3.8 5.1 5.8 8.3
CF 63.5 70.2 64.4 60.6 44.6
DOI 93.1 93.3 93.2 93 93.6
＊非本发明
在二道底漆1与面漆1或2(表中未列出)的非本发明组合下，且在二道底漆达到不粘尘干之前将面漆施加至二道底漆上的情况下，在表中报告的闪蒸时间后，获得了无光面漆表面。这代表了不希望的副作用。无光表面的表面性能不能用波形扫描仪测量。
光学性质使用获自Byk Gardner的市售双重波形扫描仪测量。用其在光泽表面上获得的数值通过附带的软件转换成以下数值：
●长波(LW)，短波(SW)
●N1和N3(根据BMW标度，分别代表从1m和3m的距离观察的表面)
●CF(根据FORD标度，由光泽、锐度和桔皮组成)
●DOI(大致对应于20°视角下的光泽度)
关于光学结果的评估，当发生如下情况时，存在较好的光学性质：
●LW和SW较小和/或当LW＜SW时
●N1和N3较小
●CF较大
结果表显示样品2(具有最短闪蒸时间的二道底漆2和面漆2的本发明组合)表现出最佳的光学性质。与现有技术中已知方法的现有经验相反，闪蒸时间的延长导致光学性质变劣。总之，发现本发明的所有样品均表现出良好的光学性质。特别地，由本发明方法制得的涂层在光泽度和流平方面显示出最好的结果。

Claims (13)

1.一种在基材上制备由固化二道底漆和固化面漆组成的涂层的方法，包括：
i)通过如下步骤制备涂层体系：
i-a)在第一步骤中，在未处理的基材或至少涂覆有固化电沉积涂层的基材上施加包含至少一种着色颜料且包含至少一种自交联、外部交联或物理干燥性基料作为主基料的涂料以形成二道底漆，
i-b)在第二步骤中，在二道底漆上施加包含至少一种着色颜料且包含至少一种自交联、外部交联或物理干燥性基料作为主基料的另一涂料以形成面漆，和
ii)将步骤i)中制得的涂层体系固化以形成涂层，
其特征在于，涂层体系中用于i-a)和i-b)中的涂料根据DIN EN ISO 12944-5：2008-01是相容的，并且
i-b)中用于形成面漆的涂料的施加在i-a)中用于形成二道底漆的涂料根据DIN53150：2002-09达到干燥阶段1之前进行，其中干燥阶段根据EN ISO 9117-3：2010确定。
2.根据权利要求1所述的制备由二道底漆和面漆组成的涂层的方法，其特征在于，用于形成二道底漆的涂料的主基料和用于形成面漆的涂料的主基料根据DIN EN ISO 12944-5：2008-01是相容的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，用于形成二道底漆的涂料的主基料和用于形成面漆的涂料的主基料属于相同的基料类别。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，用于形成二道底漆的涂料的主基料和用于形成面漆的涂料的主基料是相同的。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，用于形成二道底漆和面漆的涂料基本上包含有机溶剂作为溶剂或基本上是水性的，其特征在于，所述涂料彼此依赖地基本上包含有机溶剂作为溶剂或者基本上是水性的。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，用于形成二道底漆和面漆的涂料基本上包含有机溶剂作为溶剂。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，用于形成二道底漆和面漆的涂料的主基料和溶剂均是相同的。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，用于形成二道底漆和面漆的涂料的主基料选自异氰酸酯交联性、含多羟基的聚酯和聚丙烯酸酯树脂及其混合物。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，用于形成二道底漆和面漆的涂料具有至少40重量％的固体含量。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，通过气动喷涂和/或静电喷涂施加用于形成二道底漆的涂料和用于形成面漆的涂料。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其特征在于，用于形成二道底漆和面漆的涂料各自以湿磨厚度施加，从而得到25-35μm的固化二道底漆干膜厚度和40-80μm的固化面漆干膜厚度。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其特征在于，所述基材为机动车辆的车身或其部分。
13.一种涂覆有通过根据权利要求1-12中任一项所述方法制备的由固化二道底漆和固化面漆组成的涂层的基材。
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