JP4903962B2 - プラスチック用の導電性ハイドロプライマー - Google Patents
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Description
本発明はプラスチック用の新規の導電性ハイドロプライマー(水性の下塗り塗料)に関する。さらに本発明は、プラスチックを塗装するための新規の方法に関する。
【0002】
工業界において今日ではますます、金属部材と一緒に使用され、かつ塗装を必要とするプラスチックベースの成形部材が使用されている。このことは特に、ますますプラスチック部材から製造される自動車部材、たとえばショックアブソーバーのケーシング、スポイラー、シル、ホイールケーシングおよび側方のケーシングもしくはライニングに該当する。
【0003】
耐衝撃性、特に低温時の耐衝撃性を改善するために、これらのプラスチックは疎水性のオリゴマーゴムを含有しており、これは水性の塗料とは基本的に不相溶性である。これらのゴムは疎水性の境界層をハイドロプライマーとプラスチック部材との間の形成し、ひいては多層コーティングの剥離に寄与する。
【0004】
この問題には、プラスチック表面のある程度の溶解もしくは膨潤ひいてはより良好なプライマー層の固定を生じる有機溶剤ベースの下塗り塗料またはプライマーを使用することにより対処することができる。しかし溶剤の高い含有率は、たとえば微小亀裂によるプラスチック部材の損傷につながる可能性がある。さらに、製造、塗布および硬化の際に、著しい量の溶剤が放出され、これは環境保護の理由からもはや是認できない。
【0005】
ハイドロプライマーコーティングの剥離は、ハイドロプライマー層を100℃を上回る温度で焼き付けることにより防止することができる。これはこの温度における一般的なプラスチックの形状安定性が欠けているという観点から不可能である。プラスチック部材の表面の火炎処理によってもまたハイドロプライマーコーティングの剥離は抑制することができる。しかしこの前処理は付加的な方法工程となり、ひいては付加的なコスト要因および付加的な欠陥の原因となる。
【0006】
本発明の課題は、従来技術の欠点をもはや有しておらず、火炎処理していないプラスチック表面上でも、および100℃未満の熱硬化の後でも強固に付着し、かつ剥離せず、ならびにその後のソリッドカラーコート、ベースコートおよび/またはクリアコートの静電噴霧塗布を補助する、もしくは可能にする、多層コーティング用のハイドロプライマーコーティングを可能する、プラスチック部材用の新規のハイドロプライマーを見いだすことである。さらに着色および/または効果を与える多層コーティングの範囲でのプライマーコーティングは有利な中間層付着を有しているべきである。
【0007】
これに応じて、
I)次のもの:
A)水性ポリウレタン分散液少なくとも1種および
B)導電性顔料少なくとも1種
を含有する成分少なくとも1種、および
II)ポリイソシアネート少なくとも1種を含有する成分少なくとも1種
を含有するプラスチック用の新規のハイドロプライマーにおいて、成分Iおよび/またはIIの少なくとも1つが芳香族溶剤(D)を少なくとも1種含有するプラスチック用の新規のハイドロプライマーが判明した。
【0008】
以下では新規のプラスチック用導電性ハイドロプライマーを「本発明によるハイドロプライマー」と呼ぶ。
【0009】
さらに、
1a)本発明によるハイドロプライマーの塗布および得られたハイドロプライマー層の熱硬化、これにより導電性ハイドロプライマーコーティングが得られる、あるいは代替的に
1b)請求項1から10までのいずれか1項記載の本発明によるハイドロプライマーの塗布、得られた導電性ハイドロプライマー層の乾燥、淡色のハイドロプライマー層の塗布および得られた導電性ハイドロプライマー層と淡色のハイドロプライマー相の同時熱硬化、これにより導電性ハイドロプライマー層および淡色のハイドロプライマー層が得られる、および
2a)ソリッドカラーコートの塗布および得られたソリッドカラーコート層の熱硬化、これによりソリッドカラーコーティングが得られる、または代替的に、
2b)水性ベースコートの塗布および得られた水性ベースコート層の乾燥および
3)クリアコートの塗布および得られたクリアコート層および水性ベースコート層の同時熱硬化または熱硬化および化学線による硬化、これによりベースコーティングおよびクリアコーティングが得られる
ことにより、プラスチック部材上に着色および/または効果を与える多層コーティングの新規の製造方法が判明した。
【0010】
以下ではプラスチック部材に着色および/または効果を与える多層コーティングを製造するための新規の方法を略して「本発明による方法」と呼ぶ。
【0011】
さらに、以下の層
1a)本発明によるハイドロプライマーコーティングまたは代替的に
1a)本発明によるハイドロプライマーコーティングおよび
1b)淡色のハイドロプライマーコーティングならびに
2a)ソリッドカラーコーティングまたは代替的に
2b)ベースコーティングおよび
3)クリアコーティング
が記載の順序で重なって含有されている、プラスチック部材用の新規の着色および/または効果を与える多層コーティングが判明した。
【0012】
以下ではプラスチック部材用の新規の着色および/または効果を与える多層コーティングを「本発明による多層コーティング」と呼ぶ。
【0013】
特に、本発明による多層コーティング少なくとも1種および/または本発明による方法によって製造される多層コーティング少なくとも1種によって被覆されている新規のプラスチック部材が判明し、これを以下では本発明によるプラスチック部材と呼ぶ。
【0014】
その他の本発明の対象を以下の記載から明らかにする。
【0015】
従来技術を顧慮すると、比較的少量の芳香族溶剤を本発明によるハイドロプライマーに添加することにより本発明の課題を有利に解決することができたことは意外であり、かつ当業者が想到できるものではなかった。特に、この措置によりプラスチック部材とハイドロプライマーコーティングとの間の付着の問題のみではなく、ハイドロプライマーコーティングとその上に存在するその他のコーティング、特に淡色のハイドロプライマーコーティング、ソリッドカラーコーティングまたはベースコーティング/クリアコーティングとの間の付着の問題もまた解決することができ、かつこれは100℃以下の硬化温度の際にもであることは意外であった。この場合、これはたとえば微小亀裂の形成によるプラスチック部材の損傷を生じることなく、かつ本発明によるハイドロプライマーの取り扱いおよび硬化の際に有機化合物の放出を従来のハイドロプライマーに対してほとんど増大しないことが、本発明によるハイドロプライマーのその他の意外な利点であることが判明した。
【0016】
本発明によるハイドロプライマーは、2成分系または多成分系であり、特に2成分系である。
【0017】
本発明の範囲ではこれを、特にバインダー、特に水性バインダー分散液および架橋剤が相互に別々に少なくとも2つの成分として存在し、これらの成分を適用の直前に混合する被覆材料と理解する。この形は、バインダー、特に水性バインダー分散液および架橋剤をすでに100℃以下の温度で、特に室温で相互に反応させる場合に選択される。この種の被覆材料は、特に熱に敏感な支持体、たとえばプラスチック部材の被覆のための適用される。
【0018】
従って本発明によるハイドロプライマーは、少なくとも1種、特に1種の成分Iならびに少なくとも1種、特に1種の成分IIを含有するか、またはこれらの成分からなる。
【0019】
成分Iは、実質的な成分として、少なくとも1種、特に1種のポリウレタン分散液(A)を含有する。
【0020】
適切なポリウレタン分散液(A)は、通例かつ公知の、市販のものである。これは周知の通り、水溶性もしくは水中で分散性のポリウレタン(A)を少なくとも1種含有しており、これは特にポリエステル−ポリウレタン(A)である。
【0021】
適切なポリエステル−ポリウレタン(A)は、通常、(潜在的な)カチオン性官能基(a11)もしくは(潜在的な)アニオン性の官能基(a12)を含有している。これらの官能基の代わりに、またはこれらの官能基に加えて、ポリアルキレンエーテルをベースとする非イオン性の官能基(a13)を含有していてもよい。
【0022】
中和剤および/または四級化剤によりカチオンに変換することができる本発明により使用すべき適切な官能基(a11)の例は、第一、第二もしくは第三アミノ基、第二スルフィド基または第三ホスフィン基、特に第三アミノ基または第二スルフィド基である。
【0023】
本発明による使用すべき適切なカチオン性の基(a11)は、第一、第二、第三もしくは第四アンモニウム基、第三スルホニウム基または第四ホスホニウム基、有利には第四アンモニウム基または第三スルホニウム基、特に第四アンモニウム基である。
【0024】
中和剤によりアニオンに変換することができる本発明により使用すべき適切な官能基(a12)の例は、カルボン酸基、スルホン酸基またはホスホン酸基、特にカルボン酸基である。
【0025】
本発明により使用すべき適切なアニオン性の基(a12)の例は、カルボキシレート基、スルホネート基またはホスホネート基、特にカルボキシレート基である。
【0026】
基(a11)または(a12)の選択は、妨げとなる反応が起こらないように、特に不所望の錯体および/または塩の形成および/または本発明によるハイドロプライマーの成分Iのその他の成分もしくは別の成分と架橋反応を開始しないように行わなくてはならない。従って当業者は容易な方法で自身の専門知識に基づいて選択を行うことができる。
【0027】
カチオンに変換可能な官能基(a11)のために適切な中和剤の例は、無機酸および有機酸、たとえば硫酸、塩酸、リン酸、蟻酸、酢酸、乳酸、ジメチロールプロピオン酸またはクエン酸、特に擬酸、酢酸または乳酸である。
【0028】
アニオンに変換可能な官能基(a12)のために適切な中和剤の例は、アンモニア、アンモニウム塩、たとえば炭酸アンモニウムまたは炭酸水素アンモニウム、ならびにアミン、たとえばトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ジメチルアニリン、ジエチルアニリン、トリフェニルアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどである。
【0029】
一般に中和剤の量は、ポリエステル−ポリウレタン(A)の官能基(a11)または(a12)の1〜100当量、有利には50〜90当量を中和するように選択する。
【0030】
ポリエステル−ポリウレタン(A)は、
− ポリエステルポリオールおよび
− 安定化する(潜在的な)イオン性の基(a11)または(a12)および/または非イオン性官能基(a13)を導入する化合物、ならびに場合により
− ポリアミンおよび
− アミノアルコールと
ポリイソシアネートとの反応により得られる。
【0031】
ポリエステルポリオールは、
− 場合によりスルホン化された飽和および/または不飽和ポリカルボン酸またはそのエステル化可能な誘導体、場合によりモノカルボン酸と一緒に、ならびに
− 飽和および/または不飽和ポリオール、場合によりモノオールと一緒に
の反応により得られる。
【0032】
適切なポリカルボン酸の例は、芳香族、脂肪族および脂環式ポリカルボン酸である。有利には芳香族および/または脂肪族、特に芳香族のポリカルボン酸を使用する。
【0033】
適切な芳香族ポリカルボン酸の例は、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、フタル酸−、イソフタル酸−もしくはテレフタル酸モノスルホネート、またはハロゲン化フタル酸、たとえばテトラクロロフタル酸もしくはテトラブロモフタル酸であり、中でもイソフタル酸が有利であり、従って有利に使用される。
【0034】
適切な非環式の脂肪族もしくは不飽和ポリカルボン酸の例は、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、コルク酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸または二量体脂肪酸またはマレイン酸、フマル酸またはイタコン酸であり、中でもアジピン酸、グルタル酸、アゼライン酸、セバシン酸、二量体脂肪酸およびマレイン酸が有利であり、かつ従って有利に使用される。
【0035】
適切な脂環式もしくは環式の不飽和ポリカルボン酸の例は、1,2−シクロブタンジカルボン酸、1,3−シクロブタンジカルボン酸、1,2−シクロペンタンジカルボン酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、4−メチルヘキサヒドロフタル酸、トリシクロデカンジカルボン酸、テトラヒドロフタル酸または4−メチルテトラヒドロフタル酸である。これらのジカルボン酸は、それらのシス体でもトランス体でも使用できるし、両方の形の混合物としても使用することができる。
【0036】
上記のポリカルボン酸のエステル化可能な誘導体、たとえば1〜4の炭素原子を有する脂肪族アルコールもしくは1〜4の炭素原子を有する多価アルコールとこれらの一価もしくは多価エステルもまた適切である。さらに上記のポリカルボン酸の無水物もまた、存在する限りで使用することができる。
【0037】
場合によりポリカルボン酸と一緒にモノカルボン酸、たとえば安息香酸、t−ブチル安息香酸、ラウリン酸、イソノナン酸、天然由来の油の脂肪酸、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸またはクロトン酸もまた使用することができる。モノカルボン酸として有利にはイソノナン酸を使用する。
【0038】
適切なポリオールの例はジオールおよびトリオールであり、特にジオールである。通常、ジオールと並んでトリオールを副次的な量で使用して、分岐をポリエステルポリオールに導入する。
【0039】
適切なジオールは、エチレングリコール、1,2−もしくは1,3−プロパンジオール、1,2−、1,3−もしくは1,4−ブタンジオール、1,2−、1,3−、1,4−もしくは1,5−ペンタンジオール、1,2−、1,3−、1,4−、1,5−もしくは1,6−ヘキサンジオール、ヒドロキシピバル酸ネオペンチルエステル、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、1,2−、1,3−もしくは1,4−シクロヘキサンジオール、1,2−、1,3−もしくは1,4−シクロヘキサンジメタノール、トリメチルペンタンジオール、エチルブチルプロパンジオールまたは立体異性のジエチルオクタンジオールである。これらのジオールを本発明により使用すべきポリウレタン(A)を製造するためにそのままで使用することもできる。
【0040】
適切なジオールの別の例は、式IまたはII:
【0041】
【化1】
【0042】
[式中、R1およびR2は、それぞれ同一もしくは異なった基を表し、かつ1〜18個の炭素原子を有するアルキル基、アリール基または脂環式基を表すが、ただし、R1および/またはR2は、メチル基であってはならない]
【0043】
【化2】
【0044】
[式中、R3、R4、R6およびR7はそれぞれ同一もしくは異なった基を表し、かつ1〜6個の炭素原子を有するアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基を表し、かつR5は1〜6個の炭素原子を有するアルキル基、アリール基または1〜6個の炭素原子を有する不飽和アルキル基を表し、かつnは0または1である]のジオールである。
【0045】
一般式IのジオールIとして、式中で、R1またはR2またはR1およびR2がメチルではない式のすべてのプロパンジオール、たとえば2−ブチル−2−エチルプロパンジオール−1,3、2−ブチル−2−メチルプロパンジオール−1,3、2−フェニル−2−メチルプロパン−ジオール−1,3、2−プロピル−2−エチルプロパンジオール−1,3、2−ジ−t−ブチルプロパンジオール−1,3、2−ブチル−2−プロピルプロパンジオール−1,3、1−ジヒドロキシメチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、2,2−ジエチルプロ−パンジオール−1,3、2,2−ジプロピルプロパンジオール−1,3または2−シクロ−ヘキシル−2−メチルプロパンジオール−1,3などが適切である。
【0046】
一般式IIのジオールIIとして、たとえば2,5−ジメチル−ヘキサンジオール−2,5、2,5−ジエチルヘキサンジオール−2,5、2−エチル−5−メチルヘキサンジオール−2,5、2,4−ジメチルペンタンジオール−2,4、2,3−ジメチルブタンジオール−2,3、1,4−(2′−ヒドロキシプロピル)−ベンゼンおよび1,3−(2′−ヒドロキシプロピル)−ベンゼンを使用することができる。
【0047】
これらのジオールの中で、ヘキサンジオールおよびネオペンチルグリコールが特に有利であり、従って特に有利に使用される。
【0048】
前記のジオールはそのままで、ポリエステル−ポリウレタンの製造のために併用することができる。
【0049】
適切なトリオールの例は、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパンまたはグリセリン、特にトリメチロールプロパンである。
【0050】
前記のトリオールはそのままで、ポリエステル−ポリウレタンの製造のために併用することができる(特許文献EP−A−0339433を参照のこと)。
【0051】
場合により副次的な量のモノオールを併用することができる。適切なモノオールの例は、アルコールまたはフェノール、たとえばエタノール、プロパノール、n−ブタノール、s−ブタノール、t−ブタノール、アミルアルコール、ヘキサノール、脂肪アルコール、アリルアルコールまたはフェノールである。
【0052】
ポリエステルポリオールの製造は、共留剤としての少量の適切な溶剤の存在下に実施することができる。共留剤としてたとえは芳香族の炭化水素、たとえばキシレンおよび(環式)脂肪族の炭化水素、たとえばシクロヘキサンまたはメチルシクロヘキサンを使用することができる。
【0053】
適切なポリオールの別の例は、ラクトンとジオールとの反応により得られるポリエステルジオールである。これは末端のヒドロキシル基および式−(CO−(CHR8)m−(CH2−O−)−の繰り返しポリエステル成分の存在により優れている。この場合、指数mは有利には4〜6であり、かつ置換基R8は、水素、アルキル基、シクロアルキル基またはアルコキシ基である。置換基は炭素原子を12個より多く有することはない。置換基中の炭素原子の総数は、ラクトン環あたり12を超えない。この例はヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシデカン酸および/またはヒドロキシステアリン酸である。
【0054】
ポリエステルジオールを製造するために、mが値4を有し、かつすべてのR8置換基が水素である非置換の###−カプロラクトンが有利である。ラクトンとの反応は低分子量のポリオール、たとえばエチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオールまたはジメチロールシクロヘキサンにより行う。しかしその他の反応成分、たとえばエチレンジアミン、アルキルジアルカノールアミンまたは尿素をカプロラクトンと反応させることもできる。高分子量のジオールとして、たとえば###−カプロラクタムと低分子量のジオールとの反応により製造されるポリラクタムジオールもまた適切である。
【0055】
ポリエーテルポリオール、特に400〜5000、殊に400〜3000の数平均分子量を有するポリエーテルポリオールを、前記のポリエステルポリオールと並んで使用することができる。好適なポリエーテルジオールは、たとえば一般式H−(−O−(CHR9)o−)pOHのポリエーテルジオールであり、この場合、置換基R9は水素または低級の、場合により置換されたアルキル基であり、指数oは2〜6、有利には3〜4、および指数pは2〜100、有利には5〜50である。特に好適な例として、直鎖状もしくは分枝鎖状のポリエーテルジオール、たとえばポリ(オキシエチレン)グリコール、ポリ(オキシプロピレン)グリコールおよびポリ(オキシブチレン)グリコールがあげられる。
【0056】
ポリエーテルジオールは、一方では過剰量のエーテル基を導入すべきではない。というのは、さもないと形成されるポリウレタンが水中で膨潤するからである。他方では、該ポリエーテルジオールは、ポリウレタンの非イオン性安定化を保証する量で使用することができる。従ってこれは鎖に位置する官能性の非イオン基(a13)として機能する。
【0057】
(潜在的な)カチオン性官能基(a11)の導入は、イソシアネートに対して反応性の基を少なくとも1つ、特に2つ、およびカチオンを形成することができる基を少なくとも1つ分子中に有する化合物の組み込みにより行う。使用量は所望のアミン数から計算することができる。
【0058】
イソシアネートに対して反応性の適切な基は特にヒドロキシル基ならびに第一および/または第二アミノ基であり、中でもヒドロキシル基が有利に使用される。
【0059】
この種の化合物の適切な例は、ケトンによりブロックされている2,2−ジメチロールエチル−もしくは−プロピルアミンであり、この場合、得られるケトキシム基をカチオン基(b11)の形成前に再度加水分解するか、またはN,N−ジメチル−、N,N−ジエチル−もしくはN−メチル−N−エチル−2,2−ジメチロールエチル−もしくは−プロピルアミンである。
【0060】
ポリウレタン分子への(潜在的な)アニオン基(a12)の導入は、イソシアネート基に対して反応性の基を少なくとも1つおよびアニオンを形成することができる基を1つ分子中に有する化合物を組み込むことにより行う。使用量は所望の酸価から計算することができる。
【0061】
この種の化合物の適切な例は、イソシアネート基に対して反応性の基を2つ分子中に有する化合物である。イソシアネート基に対して反応性の適切な基は、特にヒドロキシル基、ならびに第一および/または第二アミノ基である。従ってたとえば###−位の炭素原子に2つの置換基を有するアルカン酸を使用することができる。置換基はヒドロキシル基、アルキル基または有利にはアルキロール基であってもよい。これらのアルカン酸は少なくとも1つ、一般に1〜3つのカルボキシル基を分子中に有する。これらは2〜約25、有利には3〜10個の炭素原子を有する。適切なアルカン酸の例は、ジヒドロキシプロピオン酸、ジヒドロキシコハク酸およびジヒドロキシ安息香酸である。アルカン酸の特に有利な基は一般式R10−C(CH2OH)2COOH(式中、R10は水素原子を表すか、または炭素原子を約20個まで有するアルキル基を表す)の###,###−ジメチロールアルカン酸である。特に好適なアルカン酸の例は、2,2−ジメチロール酢酸、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチルロール酪酸および2,2−ジメチロールペンタン酸である。有利なジヒドロキシアルカン酸は2,2−ジメチロールプロピオン酸である。アミノ基含有の化合物はたとえば###,###−ジアミノ吉草酸、3,4−ジアミノ安息香酸、2,4−ジアミノトルエンスルホン酸および2,4−ジアミノジフェニルエーテルスルホン酸である。
【0062】
非イオン性の安定化ポリ(オキシアルキレン)基(a13)は、側基または末端基としてポリウレタン分子中に導入することができる。このためにたとえば一般式R11O−(−CH2−CH12−O−)rH(式中、R11は炭素原子1〜6個を有するアルキル基を表し、R12は水素原子を表すか、または炭素原子1〜6個を有するアルキル基を表し、かつ指数rは20〜75の数を表す)を有するアルコキシポリ(オキシアルキレン)アルコールを使用することができる(特許文献EP−A−0354261またはEP−A−0424705を参照のこと)。
【0063】
ポリイソシアネートして基本的に、通例かつ公知の、塗料分野で使用されているすべての脂肪族、脂環式、脂肪族−脂環式、芳香族、脂肪族−芳香族および/または脂環式−芳香族ポリイソシアネートおよびポリイソシアネート付加物が考えられ、これらは塗料用ポリイソシアネートとも呼ばれている。特に好適なポリイソシアネートは、ジイソシアネートである。
【0064】
適切なジイソシアネートの例は、イソホロンジイソシアネート(=5−イソシアナト−1−イソシアナトメチル−1,3,3−トリメチル−シクロヘキサン)、5−イソシアナト−1−(2−イソシアナトエチ−1−イル)−1,3,3−トリメチル−シクロヘキサン、5−イソシアナト−1−(3−イソシアナトプロピ−1−イル)−1,3,3−トリメチル−シクロヘキサン、5−イソシアナト−(4−イソシアナトブチ−1−イル)−1,3,3−トリメチル−シクロヘキサン、1−イソシアナト−2−(3−イソシアナトプロピ−1−イル)−シクロヘキサン、1−イソシアナト−2−(3−イソシアナトエチ−1−イル)シクロヘキサン、1−イソシアナト−2−(4−イソシアナトブチ−1−イル)−シクロヘキサン、1,2−ジイソシアナトシクロブタン、1,3−ジイソシアナトシクロブタン、1,2−ジイソシアナトシクロペンタン、1,3−ジイソシアナトシクロペンタン、1,2−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,3−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,4−ジイソシアナトシクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン−2,4′−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4′−ジイソシアネート、液状のジシクロヘキシルメタン−4,4′−ジイソシアネート(トランス/トランス含有率30質量%まで、有利には25質量%および特に20質量%)、これはビス(4−アミノシクロヘキシル)メタンの異性体混合物のホスゲン化により、または市販のビス(4−イソシアナトシクロヘキシル)メタンの分別結晶作用により特許文献DE−A−4414032、GB−A−1220717、DE−A−1618795またはDE−A−1793785の記載に従って得られる;トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、エチルエチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサンジイソシアネート、ヘプタンメチレンジイソシアネートまたはジイソシアネート(二量体脂肪酸から誘導)であり、これらは商品名DDI 1410でHenkel社から市販されており、かつ特許文献WO97/49745およびWO97/49747に記載されており、特に2−ヘプチル−3,4−ビス(9−イソシアナトノニル)−1−ペンチル−シクロヘキサン、1,2−、1,4−もしくは1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,2−、1,4−もしくは1,3−ビス(2−イソシアナトエチ−1−イル)シクロヘキサン、1,3−ビス(3−イソシアナトプロピ−1−イル)シクロヘキサンまたは1,2−、1,4−もしくは1,3−ビス(4−イソシアナトブチ−1−イル)シクロヘキサン、m−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(=1,3−ビス−(2−イソシアナトプロピ−2−イル)−ベンゼンまたはトルイレンジイソシアネートである。
【0065】
ジイソシアネート以外に統計学的な平均官能価2.5〜6、特に2.5〜5を有する高官能性ポリイソシアネートを副次的な量で使用することができる。本発明の範囲では、副次的な量とは、ポリエステル−ポリウレタン(A)のゲル化につながることがないような量と理解する。
【0066】
適切な高官能性ポリイソシアネートの例は、ポリオールと過剰量のジイソシアネートとの反応により製造することができ、かつ有利に低粘性のイソシアネート基含有のポリウレタンプレポリマーである。イソシアヌレート基、ビウレット基、アロファネート基、イミノオキサジアジンジオン基、ウレタン基、尿素基、カルボジイミド基および/またはウレトジオン基を有するポリイソシアネートを使用することができる。ウレタン基を有するポリイソシアネートは、たとえばイソシアネート基の部分とポリオール、たとえばトリメチロールプロパンおよびグリセリンとの反応により得られる。有利には前記の詳細に記載したジイソシアネートを使用する。
【0067】
殊に有利にはヘキサメチレンジイソシアネートをベースとするウレトジオン基および/またはイソシアヌレート基および/またはアロファネート基を有するポリイソシアネート付加物からなる混合物、たとえばヘキサメチレンジイソシアネートを適切な触媒の使用下に触媒作用によってオリゴマー化することにより生じるものを使用する。
【0068】
ゲル化は連鎖を中断するモノイソシアネートの併用により防止することもできる。適切なモノイソシアネートの例は、ヘキシルイソシアネート、ノニルイソシアネート、ラウリルイソシアネート、ステアリルイソシアネートまたはフェニルイソシアネートである。
【0069】
ポリオール、ポリアミンおよびアミノアルコールの使用は、ポリウレタン(A)の分子量の増大につながる。
【0070】
鎖長延長のための適切なポリオールは、分子あたり36個までの炭素原子を有するポリオール、たとえばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−ブチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ひまし油または硬化ひまし油、ジ−トリメチロールプロパンエーテル、ペンタエリトリット、1,2−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ネオペンチルグリコール、ヒドロキシピバル酸−ネオペンチルグリコールエステル、ヒドロキシル化もしくはヒドロキシプロピル化されたビスフェノールA、水素化ビスフェノールAまたはこれらの混合物である(特許文献EP−A−0339433、EP−A−0436941、EP−A−0517707を参照のこと)。
【0071】
適切なポリアミンの例は、少なくとも2つの第一および/または第二アミノ基を有する。ポリアミンは実質的に1〜40個の炭素原子、有利には約2〜15個の炭素原子を有するアルキレンポリアミンである。これらはイソシアネート基と反応することができる水素原子を有していない置換基を有していてもよい。その例は直鎖状もしくは分枝鎖状の脂肪族、脂環式もしくは芳香族構造および少なくとも2つの第一アミノ基を有するポリアミンである。
【0072】
ジアミンとして、ヒドラジン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、1,4−ブチレンジアミン、ピペラジン、1,4−シクロヘキシルジメチルアミン、ヘキサメチレンジアミン−1,6、トリメチルヘキサメチレンジアミン、メタンジアミン、イソホロンジアミン、4,4′−ジアミノジシクロヘキシルメタンおよびアミノエチレンエタノールアミンがあげられる。有利なジアミンはヒドラジン、アルキル−もしくはシクロアルキルジアミン、たとえばプロピレンジアミンおよび1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサンである。
【0073】
分子中に2つより多くのアミノ基を有するポリアミンもまた使用することができる。しかしこの場合、たとえばモノアミンの併用によって、架橋したポリウレタン樹脂が得られることのないように注意しなくてはならない。そのような使用可能なポリアミンは、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジプロピレンジアミンおよびジブチレントリアミンである。モノアミンの例としてエチルヘキシルアミンがあげられる(特許文献EP−A−0089497を参照のこと)。
【0074】
適切なアミノアルコールの例はエタノールアミン、ジエタノールアミンまたはトリエタノールアミンである。
【0075】
ポリウレタンは末端および/または側方のオレフィン性不飽和基を有していてもよい。この種の基はたとえば、少なくとも1つのイソシアネート反応性の基、特にヒドロキシル基と、少なくとも1つのビニル基とを有する化合物を用いて導入することができる。この種の適切な化合物の例は、トリメチロールプロパンモノアリルエーテルまたはトリメチロールプロパンモノ(メタ)アクリレートである。
【0076】
ポリウレタン(A)は、エチレン性不飽和化合物によってグラフトされていてもよい。グラフト混合ポリマーとして存在する、本発明により使用すべき適切なポリウレタン(A)の例は、特許文献EP−A−0521928、EP−A−0522420、EP−A−0522419またはEP−A−0730613から公知である。
【0077】
ポリウレタン(A)の製造は、方法論的な特異性を有しておらず、ポリウレタン化学の通例かつ公知の方法により行う。
【0078】
本発明によるハイドロプライマーを製造するために、ポリウレタンを上記の中和剤によって中和し、かつ水中に分散させて、その都度分散液に対して固体含有率10〜70質量%、有利には20〜60質量%、特に有利には25〜50質量%および殊には30〜45質量%を有する分散液が得られる。
【0079】
本発明によるハイドロプライマーの成分Iのその他の実質的な成分は少なくとも1種の導電性顔料(B)である。適切な導電性顔料(B)の例は、金属顔料、導電性カーボンブラック、ドープされたパール光沢顔料または導電性硫酸バリウムである。特に好適な導電性顔料は導電性カーボンブラックである。補足的にRoempp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, "Metallpigmente"、第381ページおよび"Leitfaehige Pigmente"、第354ページを参照されたい。
【0080】
本発明によるハイドロプライマーにおける導電性顔料(B)の含有率はきわめて広い範囲で変化することができ、かつその都度本発明によるハイドロプライマーの全量に対して有利には0.01〜10質量%、有利には0.1〜8質量%、特に有利には0.5〜7質量%、殊に有利には0.5〜6質量%および殊に0.5〜5質量%である。
【0081】
本発明によるハイドロプライマーは塗料において通例の添加剤(C)を有効量で含有していてもよい。適切な添加剤(C)の例は次のものである:
− 有機および/または無機顔料、腐食防止顔料および/または充填剤、たとえば硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ケイ酸塩、たとえばタルク、ベントナイトまたはカオリン、珪酸、酸化物、たとえば水酸化アルミニウムまたは水酸化マグネシウム、ナノ粒子、有機充填剤、たとえばテキスタイル繊維、セルロース繊維、ポリエチレン繊維または木粉、二酸化チタン、カーボンブラック、酸化鉄、リン酸亜鉛または珪酸鉛;これらの添加剤は顔料ペーストによって本発明によるハイドロプライマーに混合してもよい;
− ラジカル補足剤;
− 有機腐食防止剤;
− 架橋のための触媒、たとえば無機および有機塩およびスズ、鉛、アンチモン、ビスマス、鉄またはマンガンの錯体、有利にはビスマスおよびスズの有機塩および錯体、特に酪酸ビスマス、ビスマスエチルヘキサノエートまたはビスマスジメチロールプロピオネート、ジブチルスズオキシドまたはジブチルスズジラウレート;
− スリップ防止剤;
− 重合抑制剤;
− 消泡剤;
− 乳化剤、特に非イオン性の乳化剤、たとえばアルコキシル化されたアルカノールおよびポリオール、フェノールおよびアルキルフェノールまたはアニオン性乳化剤、たとえばアルカンカルボン酸、アルカンスルホン酸のアルカリ塩もしくはアンモニウム塩、およびアルコキシル化されたアルカノールおよびポリオールのスルホン酸、フェノールおよびアルキルフェノール;
− 湿潤剤、たとえばシロキサン、フッ素含有の化合物、カルボン酸半エステル、リン酸エステル、ポリアクリル酸およびこれらのコポリマーまたはポリウレタン;
− 付着促進剤;
− レベリング剤;
− 塗膜形成助剤、たとえばセルロース誘導体;
− 難燃剤;
− 熱的な架橋に関与することができる低分子量の、オリゴマーもしくは高分子量の反応性希釈剤、特にポリオール、たとえばトリシクロデカンジメタノール、デンドリマーのポリオール、高度に分岐したポリエステル、メタセシスオリゴマーをベースとするポリオールまたは8個よりも多くの炭素原子を分子中に有する分枝鎖状のアルカン;
− クレータ防止剤(anticrater agebt);
− 水と混合可能な有機溶剤および/または
− レオロジー調整剤、たとえば特許文献WO94/22968、EP−A−0276501、EP−A−0249201またはWO97/12945から公知のもの;架橋したポリマーのマイクロ粒子、たとえばEP−A−0008127に開示されているもの;無機層状ケイ酸塩、有利にはスメクタイト、特にモンモリロナイトおよびヘクトライト、たとえばモンモリロナイトタイプのアルミニウム−マグネシウム−ケイ酸塩、ナトリウム−マグネシウム−およびナトリウム−マグネシウム−フッ素−リチウム−層状ケイ酸塩または無機層状ケイ酸塩、たとえばモンモリロナイトタイプのアルミニウム−マグネシウム−ケイ酸塩、ナトリウム−マグネシウム−およびナトリウム−マグネシウム−フッ素−リチウム−層状ケイ酸塩(補足的に文献Johan Bielemann, "Lackadditive", Wiley-VHC, Weinheim, New York, 1998、第17〜30頁を参照のこと);珪酸、たとえばエアロジル;またはイオン性および/または会合性作用の基を有する合成ポリマー、たとえばポリビニルアルコール、ポリ(メタ)アクリルアミド、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリビニルピロリドン、スチレン−マレイン酸無水物−もしくはエチレン−マレイン酸無水物−コポリマーおよびこれらの誘導体または疎水性に変性されたポリアクリレート;またはポリウレタンベースの会合性増粘剤、たとえばこれらはRoempp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, "Verdickungsmittel"、第599〜600頁および文献Johan Bieleman, Wiley-VHC, Weinheim, New York, 1998、第51〜59頁および第65頁に記載されている。
【0082】
適切な塗料添加剤のその他の例は、文献Johan Bieleman, "Lackadditive", Wiley-VHC, Weinhwim, New York, 1998に記載されている。
【0083】
本発明によるハイドロプライマーの成分IIは、少なくとも1種のポリイソシアネートを含有しているか、または少なくとも1種のポリイソシアネートからなる。
【0084】
適切なポリイソシアネートの例は上記のものである。
【0085】
有利には分子あたり2.5〜6、特に2.5〜5個のイソシアネート基を有するポリイソシアネートを使用する。有利にはこれらのポリイソシアネートは液状であり、かつ有利には粘度100〜10000、有利には100〜5000および、成分IおよびIIを手作業で混合することが想定されている場合、特に1000〜2000mPas(23℃)を有する。場合によりポリイソシアネートにさらに少量の有機溶剤を、有利には純粋なポリイソシアネートに対して1〜25質量%添加して、イソシアネートの混合性を改善し、かつ場合によりポリイソシアネートの粘度を上記の範囲内の値に低下させることができる。ポリイソシアネートのための添加剤として適切な溶剤はたとえばエトキシエチルプロピオネート、アミルメチルケトンまたはブチルアセテートである。さらにポリイソシアネートは通例かつ公知の方法で親水性もしくは疎水性に変性されていてもよい。
【0086】
本発明によるハイドロプライマー中で、成分I対成分IIの比率はきわめて広い範囲で変化することができる。これは特に成分I、特にポリウレタン(A)、殊にポリエステル−ポリウレタン(A)中のイソシアネート反応性の基の濃度、および/または本発明によるハイドロプライマーコーティング中で存在すべき架橋密度に合わせる。有利にはこの比I:IIは、100:1〜100:20、好ましくは100:2〜100:15、特に有利には100:3〜100:13、殊に有利には100:10〜100:3.5、および殊には100:8〜100:4である。
【0087】
本発明によるハイドロプライマーの本発明にとって重要な成分は少なくとも1種の芳香族溶剤(D)である。芳香族溶剤または溶剤混合物は成分Iまたは成分II中に含有されている。あるいはまた、該溶剤が両方の成分IおよびII中に含有されていてもよい。どの変種がその都度有利であるかは、主として、どの成分に芳香族溶剤(D)がもっとも良好に溶解もしくは分散することができるかによる。従って当業者はそれぞれ有利な変種を容易な前試験に基づいて確認することができる。もっとも多くの場合、成分Iへの芳香族溶剤(D)の添加は、特に有利であることが判明し、従って特に有利に適用される。
【0088】
芳香族溶剤(D)として基本的にすべての通例かつ公知の液状の芳香族化合物が考えられ、これは本発明によるハイドロプライマーの通例の成分、特にポリイソシアネートと本発明によるハイドロプライマーの製造、貯蔵、塗布および熱硬化の際に適用される温度で、不所望の反応を開始しない。
【0089】
適切な芳香族溶剤(D)は、非置換またはアルキル基、シクロアルキル基、ペルハロゲンアルキル基、ペルハロゲンシクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基および/またはペルハロゲンアルコキシ基によりモノ置換、ジ置換もしくはトリ置換された単環式もしくは多環式芳香族化合物もしくはヘテロ芳香族化合物、その際、前記の基は芳香族の環と結合して環状になっていてもよく、ならびにニトリル基および/またはニトロ基および/またはハロゲン原子によりモノ置換、ジ置換もしくはトリ置換された単環式もしくは多環式芳香族化合物もしくはヘテロ芳香族化合物を含有する群から選択される。
【0090】
適切なアルキル基の例は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソ−ブチル基およびt−ブチル基である。
【0091】
適切なシクロアルキル基の例は、シクロペンチル基およびシクロヘキシル基である。
【0092】
適切なペルハロゲンアルキル基の例は、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基およびノナフルオロブチル基である。
【0093】
適切なアルコキシ基の例は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基およびブトキシ基である。
【0094】
適切なシクロアルコキシ基の例は、シクロペントキシ基およびシクロヘキソキシ基である。
【0095】
適切なペルフルオロアルコキシ基の例は、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基およびノナフルオロブトキシ基である。
【0096】
適切な環式に結合した基の例は、プロパン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、1−オキサブタン−1,4−ジイル基、2−オキサブタン−1,4−ジイル基および1,4−ジオキサブタン−1,4−ジイル基である。
【0097】
適切なハロゲン原子の例は、フッ素、塩素または臭素である。
【0098】
有利には芳香族溶剤(D)として、単環式の芳香族化合物および/またはヘテロ芳香族化合物を使用する。特に有利には芳香族環はベンゼン環であり、かつヘテロ芳香族環はチオフェン環、ピリジン環および/またはトリアジン環である。殊に有利にはベンゼン環を使用する。
【0099】
ベンゼン環をベースとする適切な芳香族溶剤(D)の例は、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレンおよび/またはp−キシレン、メシチレン、プソイドクメン、ヘメリトール(Hemellitol)、エチルベンゼン、クメン、p−クメン、t−ブチルベンゼン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼンおよび/またはp−ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、o−ジフルオロベンゼン、m−ジフルオロベンゼンおよび/またはp−ジフルオロベンゼン、ペルフルオロベンゼン、ニトロベンゼン、ベンゾニトリル、メトキシベンゼン、エトキシベンゼンまたはチオフェンであり、中でもキシレンが特に有利に使用される。殊に有利には痕跡量のその他のアルキル化された芳香族を含有しているキシレンの工業用混合物を使用する。純粋なキシレン異性体、異性体混合物および工業用混合物を本発明の範囲では「キシレン」と呼ぶ。
【0100】
本発明によるハイドロプライマーの芳香族溶剤(D)の含有率はきわめて広い範囲で変化することができる。一般的には、プラスチック部材を不所望に高い割合で溶解するので、それほど多くの芳香族溶剤(D)を使用することができない。さらに本発明によるハイドロプライマーおよび/または成分Iの分離または相分離につながってはならない。以下では芳香族溶剤(D)の割合は、本発明による効果が生じる程度の量で溶剤(D)を使用しなくてはならないということによって制限されるのみである。有利には、その都度本発明によるハイドロプライマーに対して、芳香族溶剤(D)を0.1〜10質量%、有利には0.15〜8質量%、特に有利には0.2〜6質量%、殊に有利には0.25〜4質量%および殊には0.3〜2質量%使用する。
【0101】
本発明によるハイドロプライマーの製造は、方法論的な特異性を有しておらず、通例かつ公知の混合法および混合装置、たとえば溶解機および/または攪拌ミルを用いて行う。
【0102】
本発明によるハイドロプライマーは、本発明による着色および/または効果を与える多層コーティングを製造するために使用され、その際、特に本発明による方法を適用する。
【0103】
本発明によれば、本発明によるハイドロプライマーは、特に本発明による方法によれば、今日通常適用されるように、すべてのプラスチックもしくはプラスチック部材を被覆することができる。このようなプラスチックの例は、ABS、AMMA、ASA、CA、CAB、EP、UF、CF、MF、MPF、PF、PAN、PA、PE、HDPE、LDPE、LLDPE、UHMWPE、PC、PET、PMMA、PP、PS、SB、PUR、PVC、RF、SAN、PBT、PPE、POM、PUR−RIM、SMC、BMC、PP−EPDMおよびUP(略号はDIN7728T1による)ならびにこれらのポリマーブレンド、特にPPE/PA、PC/PBTまtAはPC/ABS、およびこれらをベースとする繊維強化プラスチックである。より良好なハイドロプライマーの付着を目的としてプラスチック部材を火炎処理により、またはプラズマ処理により前処理する必要がもはやないことは本発明によるハイドロプライマーおよび本発明による方法の特別な利点である。
【0104】
本発明による方法は、本発明によるハイドロプライマーを、被覆すべきプラスチック部材の表面上に塗布し、かつ得られたハイドロプライマー層を熱硬化させ、これによって本発明によるハイドロプライマーコーティングが得られることから出発する。有利にはこの方法工程およびその後の熱硬化を、プラスチック部材の変形の危険が生じない温度で実施する。有利には100℃以下の温度、特に80〜95℃を適用する。
【0105】
あるいは第一の方法工程で本発明によるハイドロプライマーを塗布し、得られた導電性のハイドロプライマーを乾燥させ、淡色のハイドロプライマー層をウェット・オン・ウェットで塗布し、かつ得られた導電性ハイドロプライマー層と淡色のハイドロプライマー層とを一緒に熱硬化させ、このことにより本発明によるハイドロプライマーコーティングおよび淡色のハイドロプライマーコーティングが得られる。
【0106】
本発明により使用すべき適切な淡色のハイドロプライマーの例は、同様に2成分系である。その成分Iは、水溶性もしくは水中で分散性のヒドロキシル基含有バインダーを少なくとも1種および淡色の顔料を少なくとも1種含有し、かつその成分IIは、ポリイソシアネートを少なくとも1種含有する。ヒドロキシル基含有のバインダーとしてポリエステル、ポリアクリレート、ポリウレタン、アクリル化されたポリエステルおよび/またはアクリル化されたポリウレタン、特にポリウレタンが該当する。適切なポリウレタンの例は、前記のポリウレタン(A)である。適切な淡色の顔料の例は前記の顔料(B)および(C)ならびに淡色であり、かつ隠蔽力がある限りにおいて、以下に記載する顔料である。成分IIとして前記の成分IIが該当する。本発明による方法のこれらの変法は、暗色の本発明によるハイドロプライマーコーティングと淡色のトップコーティングもしくはベースコーティングとの間の色調を適合させなくてはならない場合に適用する。
【0107】
本発明による方法の第二の方法工程で、ソリッドカラーコートの塗布および得られたソリッドカラーコーティングの熱硬化を行い、これによりソリッドカラーコーティングが得られる。
【0108】
あるいはこのために、第二の方法工程で、水性ベースコートの塗布および得られた水性ベースコーティングの乾燥および第三の方法工程でクリアコートの塗布(ウェット・オン・ウェット法)および得られたクリアコート層と水性ベースコート層の同時熱硬化または熱硬化および化学線による硬化(Dual Cure)、これによりベースコーティングおよびクリアコーティングが得られる。
【0109】
本発明による方法の範囲で、クリアコーティングはさらにもう1種のクリアコートにより被覆することができ、かつ得られたクリアコート層は熱的および/または化学線により硬化させ、これにより耐引掻性の高いクリアコーティング(Sealer)が得られる。
【0110】
適切な水性ベースコートは水溶性もしくは水中で分散性のヒドロキシル基含有バインダーを少なくとも1種および着色および/または効果を与える顔料を少なくとも1種含有する。さらにこれは前記の塗料に通例の添加剤(C)ならびに通例の架橋剤を公知の有効量で含有していてもよい。
【0111】
適切なソリッドカラーコートは、同様にヒドロキシル基含有バインダーを少なくとも1種および着色および/または効果を与える顔料を少なくとも1種含有する。さらにこれは前記の塗料に通例の添加剤(C)ならびに通例の架橋剤を公知の有効量で含有していてもよい。
【0112】
本発明による方法の範囲で、有利には水性ベースコートを適用する。
【0113】
適切なヒドロキシル基含有のバインダーは、ポリウレタンおよび/またはアクリル化されたポリウレタンであり、特に前記のポリウレタン(A)である。
【0114】
さらに水性ベースコートはなお、少なくとも1種のヒドロキシル基含有のポリアクリレート、ヒドロキシル基含有のポリエステルおよび/またはヒドロキシル基含有のアクリル化ポリエステルを付加的なバインダーとして含有していてもよい。
【0115】
適切な着色および/または効果を与える顔料は、無機もしくは有機化合物から製造してもよい。従って本発明により使用すべき水性ベースコートは、これらの数多くの適切な顔料に基づいて普遍的な使用範囲を保証し、かつ数多くの色調および光学効果の実現を可能にする。
【0116】
エフェクトピグメントとして、金属フレーク顔料、たとえば市販のアルミニウムブロンズ、DE−A−3636183によるクロム酸塩処理したアルミニウムブロンズ、市販の特殊鋼ブロンズおよび非金属性のエフェクトピグメント、たとえば真珠光沢顔料もしくは干渉顔料を使用することができる。補足的に、Roempp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, 1998、第176頁,"Effektpigmente"および第380〜381頁"Metalloxid-Glimmer-Pigmente"から"Metallpigmente"を参照されたい。
【0117】
着色を与える適切な無機顔料の例は、二酸化チタン、酸化鉄、シコトランスイエローおよびカーボンブラックである。着色を与える適切な有機顔料の例は、チオインジゴ顔料であるインダンスレンブルー、クロモフタルレッド、イルガジンオレンジおよびヘリオーゲングリーンである。補足的にRoempp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, 1998、第180および181頁、"Eisenblau-Pigmente"から"Eisenoxidschwarz"、第451〜453頁"Pigmente"から"Pigmentsvolumenkonzentration"、第563頁"Thioindigo-Pigmente"および第567頁"Titandioxid-Pigmente"を参照されたい。
【0118】
水性ベースコートおよびソリッドカラーコートにおける顔料の割合は、著しく広い範囲で異なっていてもよく、かつ特に顔料の隠蔽力、所望の色調および所望の光学効果に合わせて調整する。有利には本発明による水性ベースコート中で、その都度水性ベースコートの全質量に対して、顔料は0.5〜50質量%、有利には0.5〜45質量%、特に有利には0.5〜40質量%、殊に有利には0.5〜35質量%および殊に0.5〜30質量%の量で含有されている。その際、顔料/バインダーの比、つまり顔料対ポリウレタンならびにその他に場合により存在するバインダーの比もまた、広い範囲で変化することができる。この比は有利には6.0:1.0〜1.0:50、好ましくは5:10〜1.0:50、特に有利には4.5:1.0〜1.0:40、殊に有利には4:1.0〜1.0:30および殊には3.5:1.0〜1.0:25である。
【0119】
これらの顔料は顔料ペーストを経由して本発明による水性ベースコートに混入してもよく、その際、分散樹脂として特にポリウレタン(A)が考えられる。
【0120】
ポリウレタンを製造するためにハイドロプライマーの製造の際に上に記載した出発化合物が考えられる。
【0121】
適切な架橋剤の例は、アミノプラスト樹脂、無水物基を有する化合物もしくは樹脂、エポキシド基を有する化合物もしくは樹脂、トリス(アルコキシカルボニルアミノ)トリアジン、カーボネート基を有する化合物もしくは樹脂、ブロックされたおよび/またはブロックされていないポリイソシアネート、β−ヒドロキシアルキルアミドならびにエステル交換可能な基を平均して少なくとも2つ有する化合物、たとえばマロン酸ジエステルとポリイソシアネートとの反応生成物またはマロン酸の多価アルコールのエステルおよび部分エステルとモノイソシアネートとの反応生成物であり、これらはたとえば欧州特許文献EP−A−0596460に記載されている。
【0122】
適切な水性ベースコートならびに相応するコーティングの例は、特許文献EP−A−0089497、EP−A−0256540、EP−A−0260447、EP−A−0297576、WO96/12747、EP−A−0523610、EP−A−0228003、EP−A−0397806、EP−A−0574417、EP−A−0531510、EP−A−0581211、EP−A−0708788、EP−A−0593454、DE−A−4328092、EP−A−0299148、EP−A−0394737、EP−A−0590484、EP−A−0234362、EP−A−0234361、EP−A−0543817、WO95/14721、EP−A−0521928、EP−A−0522420、EP−A−0522419、EP−A−0649865、EP−A−0536712、EP−A−0596460、EP−A−0596461、EP−A−0584818、EP−A−0669356、EP−A−0634431、EP−A−0678536、EP−A−0354261、EP−A−0424705、WO97/49745、WO97/49747、EP−A−0401565、EP−B−0730613またはWO95/14721から公知である。
【0123】
物理硬化性水性ベースコートは特に有利であり、従って本発明によればこれらを有利に適用する。
【0124】
適切なクリアコートの例は2成分系クリアコートである。周知のとおり、2成分系クリアコートは、ヒドロキシル基を有するバインダー少なくとも1種を含有する成分Iと、ポリイソシアネート少なくとも1種を含有する成分IIを含有する。成分IおよびIIを一緒に使用するまで、相互に別々に保存する。
【0125】
適切なポリイソシアネートの例は上記のものである。
【0126】
ヒドロキシル基を有する適切なバインダーの例は、エチレン性不飽和モノマーのオリゴマーもしくはポリマーの、ランダムに、交互に、および/またはブロック状に構成された直鎖状および/または分枝鎖状および/またはくし形に構成された(コ)ポリマーまたは重付加樹脂および/または重縮合樹脂である。この概念に関しては補足的にRoempp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998、第457頁、"Polyaddition"および"Polyadditionsharze(Polyaddukte)"ならびに第463および464頁、"Polykondensate"、"Polykondensation"および"Polykondensationsharze"を参照されたい。
【0127】
好適な(コ)ポリマーの例は、ポリ(メタ)アクリレートおよび部分的に鹸化したポリビニルエステルである。
【0128】
好適な重付加樹脂および/または重縮合樹脂の例は、ポリエステル、アルキド、ポリウレタン、ポリラクトン、ポリカーボネート、ポリエーテル、エポキシド樹脂−アミン−付加物、ポリ尿素、ポリアミドまたはポリイミドである。
【0129】
本発明により使用すべきヒドロキシル基を有するバインダーまたは樹脂はオリゴマーまたはポリマーである。本発明の範囲では、オリゴマーとは、その分子中に少なくとも2〜15個の繰返単位を有する樹脂であると理解する。本発明の範囲では、ポリマーとは、その分子中に少なくとも10個の繰返単位を有する樹脂であると理解する。この概念に関して補足的にRoempp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998、"Oligomere"、第425頁を参照されたい。
【0130】
本発明により使用すべきヒドロキシル基を有する樹脂は、第一および/または第二ヒドロキシル基を有する。両方の種類のヒドロキシル基を使用することができることが本発明による方法の特に重要な利点である。このことにより立体的な効果によって樹脂の反応性を適切に制御することができる。
【0131】
本発明により使用すべきヒドロキシル基を有する樹脂のOH数は極めて広い範囲で変化することができ、かつ有利には10〜500mgKOH/g、特に20〜400mgKOH/gおよび殊には30〜350mgKOH/gである。
【0132】
樹脂はさらに、化学線による照射の際にその種類の基もしくはその他の官能基と反応する官能基を少なくとも1つ有していてもよい。これらの官能基はすでに本発明により使用すべきヒドロキシル基含有の樹脂中に存在していてもよいし、または後からポリマー類似の反応により樹脂中に導入してもよい。
【0133】
この種の適切な官能基の例は、アリル基、ビニル基、アクリレート基またはメタクリレート基であり、特にアクリレート基である。化学線は、電磁線、たとえばX線、紫外線、可視光または近赤外線(NIR)であってもよいし、または粒子線、たとえば電子線であってもよい。
【0134】
前記のヒドロキシル基含有バインダーの中から、有利にはポリ(メタ)アクリレート、ポリエステルおよびポリウレタンを使用する。ポリ(メタ)アクリレートおよびポリエステルを一緒に使用すると特に有利である。
【0135】
バインダーおよびポリイソシアネート以外に本発明により使用すべき2成分系クリアコートはさらに前記の塗料で通例の添加剤を公知の有効量で含有していてもよい。その際、クリアコーティングの透明性を損なうことのない添加剤のみを適用することは自明である。クリアコートのための適切な、その他の添加剤の例は次のものである:
− 架橋のための触媒、たとえばジブチルスズジラウレート、リチウムデカノエートまたはオクタン酸亜鉛、
− 二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタンまたは酸化ジルコニウムをベースとする透明充填剤、補足的にさらにRoempp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1998、第250〜252頁を参照されたい、
− たれ止め剤(sag control agent)、たとえば尿素、変性尿素および/またはシリカ、たとえば文献EP−A−192304、DE−A−2359923、DE−A−1805693、WO94/22968、DE−C−2751761、WO97/12945または"farbe+lack", 11/1992、第829頁以降に記載されているもの、および/または
− つや消し剤、たとえばステアリン酸マグネシウム。
【0136】
耐引掻性の高いクリアコーティングを製造するために適切なクリアコートの例は、有機変性セラミック材料であり、これは商品名ORMOCER (R)で市販されている。
【0137】
本発明による方法の範囲で、前記の被覆材料の塗布は、全ての通例の塗布方法、たとえば噴霧塗布、ナイフ塗布、刷毛塗り、流し塗り、浸漬、含浸、散布塗布またはローラー塗布により行うことができる。その際、被覆すべきプラスチック部材は、そのまま静置することができ、その場合、塗布装置が移動する。しかし、被覆すべきプラスチック部材が移動してもよく、その場合、塗布装置が支持体に対して静置されているか、または適切な方法で移動する。どの方法を適用するかは第一に支持体の大きさ次第である。従って大きなプラスチック部材は第一に可動性の塗布装置を用いて被覆する。
【0138】
有利には噴霧塗布法、たとえば圧縮空気噴霧、エアーレス噴霧、高速回転、静電噴霧塗布(ESTA)を、場合によりホットスプレー塗布、たとえばホットエアー噴霧と一緒に適用する。塗布は最高温度70〜80℃で実施することができるので、短時間作用する熱的付加の際に被覆材料および場合によりその上に施与すべきオーバースプレーの変化もしくは損傷を生じることなく適切な塗布粘度が達成される。従ってホットスプレー塗布は被覆材料が噴霧ノズル中でごく短時間、もしくは噴霧ノズル前で短時間加熱されるのみであるように構成されていてもよい。
【0139】
塗布のための使用される噴霧室は、たとえば場合により温度調整可能な換気によって運転することができ、該換気はオーバースプレー用の適切な吸収媒体、たとえば被覆材料自体によって運転される。
【0140】
クリアコートが、化学線により架橋する成分を含有している場合には、550nmを越える波長の可視光によって照射して、または光の遮断下で塗布を実施する。このことにより被覆材料およびオーバースプレーの物質的な変化または損傷を回避する。
【0141】
一般に導電性のハイドロプライマーならびに淡色のハイドロプライマー層、ソリッドカラーコート層、ベースコート層およびクリアコート層は、これらが硬化した後にこれらの機能のために必要とされ、かつ有利な膜厚が得られるような湿潤膜厚で塗布する。本発明によるハイドロプライマーコートの場合、この膜厚は5〜100μm、有利には10〜80μm、特に有利には10〜60μmおよび特に10〜40μm、淡色のハイドロプライマー層の場合、この膜厚は5〜100μm、有利には10〜80μm、特に有利には10〜60μmおよび特に10〜40μm、トップコートの場合、5〜90μm、有利には10〜80μm、特に有利には15〜60μmおよび殊には20〜50μm、ベースコートの場合、5〜50μm、有利には10〜40μm、特に有利には12〜30μmおよび殊には15〜25μm、およびクリアコートの場合には、10〜100μm、有利には15〜80μm、特に有利には20〜70μmおよび殊には25〜60μmである。
【0142】
熱硬化は一定の静止時間の後に行うことができる。これは30秒〜2時間、有利には1分〜1時間であってもよく、かつ特に1分〜45分である。静止時間はたとえば塗料層の流延および脱気のため、または揮発性成分、たとえば溶剤の気化のためである。静止時間は、その際に塗料層の損傷または変化、たとえば早すぎる完全な架橋が生じない限り、90℃まで高めた温度の適用により、および/または水10g/空気kg未満、特に水5g/空気kg未満に低減された空気湿度の下で支持および/または短縮される。
【0143】
熱硬化は方法論的な特別性を有しておらず、通例かつ公知の方法、たとえば換気炉中での加熱または赤外線ランプによる照射により行う。その際、熱硬化は段階的に行ってもよい。有利には熱硬化は温度50〜100℃、特に有利には80〜100℃および殊には85〜100℃で、1分〜2時間、特に有利には2分〜1時間および殊には3分〜45分間行う。
【0144】
熱硬化は、被覆材料の相応する物質組成の場合、化学線による硬化によって補足することができ、その際、特にUV線および/または電子線を使用することができる。場合によりこれはその他の照射源からの化学線により実施するか、または補足することができる。電子線の場合、有利には不活性ガス雰囲気下で作業する。これはたとえば二酸化炭素および/または窒素の供給により直接塗料層の表面において保証することができる。
【0145】
UV線を用いた硬化の場合にも、オゾンの形成を回避するために、不活性ガス下で作業することができる。
【0146】
化学線による硬化のために通例かつ公知の照射源および光学的な補助手段を適用する。適切な照射源の例は、水銀高圧ランプまたは水銀低圧ランプであり、これらは場合により405nmまでの放射窓を開くために鉛がドープされていてもよく、または電子線源である。その配置は原則として公知であり、かつ加工材料および方法パラメータの実状に適合させることができる。複雑な形状の加工材料の場合、直接照射することができない領域(影部分)、たとえば中空、溝および構造によって条件付けられたその他のアンダーカットを、中空またはエッジを照射するための自動運動装置と結合したポイント照射、小面積照射またはラウンド照射により硬化させることができる。
【0147】
これらの硬化方法の装置および条件はたとえばR. Holmes, "U.V. and E.B. Curing Formulations for Printing Inks", Coatings and Paints, SITA Technology, Academic Press, London, United Kingdom 1984に記載されている。
【0148】
この場合、硬化は段階的に行うことができる、つまり化学線によって数回露光もしくは照射することによって行うことができる。これは交互に行うこともできる、つまりUV線と電子線を交互に用いて硬化させる。
【0149】
熱硬化および化学線による硬化を一緒に適用する(Dal Cure) 場合、これらの方法を同時に、または交互に使用することができる。両方の硬化法を交互に使用する場合には、たとえば熱硬化により開始し、かつ化学線による硬化で終了してもよい。別の場合には、化学線による硬化で開始し、かつ化学線で終わることが有利なこともある。当業者はその都度の個別の事例のための特に好適である硬化法を、自身の一般的な専門知識に基づいて場合により容易な前試験を補助的に用いて確認することができる。
【0150】
特に本発明による方法により得られる本発明による着色および/または効果を与える多層コーティングは、以下の順序で重なっている層
1a)本発明によるハイドロプライマーコーティングまたは代替的に
1a)本発明によるハイドロプライマーコーティングおよび
1b)淡色のハイドロプライマーコーティングならびに
2a)ソリッドカラーコーティングまたは代替的に
2b)ベースコーティングおよび
3)クリアコーティングならびに場合により
4)耐引掻性が高いクリアコーティング(シーラー)
を有する。
【0151】
本発明による着色および/または効果を与える多層コーティングは、優れた特性プロファイルを有しており、これは機械工学、光学、耐食性および付着に関して、および極めて低い温度での、および/または結露水による負荷の後でも極めて均衡がとれている。従って本発明による多層コーティングは、市場により要求される高い光学的品質および中間層付着を水蒸気噴射試験においても有しており、かつ結露水耐性、亀裂の形成(亀甲割れ(mudcracking))、流延の障害もしくは表面構造のような問題を示さない。
【0152】
特に本発明による多層コーティングは優れたメタリック効果、優れたD.O.I.(distinctiveness of the reflected image)および優れた表面光沢を有する。該コーティングは耐候性があり、化学薬品およびトリのフンに対して耐性があり、かつ耐引掻性がありかつ極めて良好なリフロー(reflow)挙動を有する。
【0153】
もう1つの実質的な利点は、研磨なしでも本発明による多層コーティングの上塗りが極めて良好であることである。このことにより、有機変性されたセラミック材料をベースとする通例かつ公知の耐引掻性の高い被覆材料により該コーティングを容易に被覆することができる。
【0154】
しかし特には、本発明による方法を用いて、主として水性の被覆材料をベースとする多層コーティングが得られることが、殊に有利であることが判明した。
【0155】
従って本発明によるプラスチック部材は従来よりも長い使用期間、観察者におけるより良好な美学的印象およびより良好な技術的使用性を有しており、これは経済的に特に魅力的である。
【0156】
実施例
本発明によるハイドロプライマーの製造および本発明による着色および/または効果を与える多層コーティングを製造するためのその使用
本発明による多層コーティングを製造するためにまず本発明によるハイドロプライマーの成分Iを以下の通りに製造した:
溶解機に市販のポリエステル−ポリウレタン−分散液32質量部、エアロジル1.7質量部、市販の導電性カーボンブラック1.3質量部、市販の3%濃度のベントン(Benton)ペースト6.0質量部、ブチルグリコール1.5質量部、52%濃度の湿潤剤溶液1.5質量部、二酸化チタン23質量部、硫酸バリウム13質量部、タルク3.7質量部および市販の乳化剤1.1質量部を20分間および温度60℃になるまで相互に混合した。その後、得られた混合物を攪拌ミル(ZWM−ミル)中で粉砕度12〜14μm(Hegman wedge 25)になるまで粉砕した。引き続き水10.2質量部およびキシレン1質量部を添加し、これにより本発明により使用すべき成分Iが得られた。
【0157】
成分Iをその適用直前に市販の脂環式ポリイソシアネート(バイエル社(BayerAG)のDesmodur (R) N 3400)(成分II)と質量比I:II=100:6で混合し、その後、得られた本発明によるハイドロプライマーを空気圧による噴霧塗布によって乾燥膜厚20〜25μmとなるようにNoryl (R) GTX 964(ポリフェニレンオキシドとポリアミドとからなる市販のブレンド)からなるプラスチックパネル上に塗布した。得られたハイドロプライマー層を室温で10分間フラッシュオフし、かつ対象物温度90℃で30分間硬化させた。
【0158】
引き続き得られた本発明によるハイドロプライマーコーティングを市販の水性ベースコートにより被覆し、その後、得られた水性ベースコート層を室温で10分間フラッシュオフした。その後、ウェット・オン・ウェット法により市販の2成分系クリアコートにより被覆し、その後、水性ベースコート層およびクリアコート層を一緒に対象物温度90℃で30分間硬化させた。
【0159】
60℃でパネルを2日間老化させた後、公知のダイムラー−クライスラーの水蒸気噴霧試験(DaimlerChrysler steam jet test)を行った。その際、剥離が生じることなく、これは本発明によるハイドロプライマーが一方ではプラスチック部材に、かつ他方では水性ベースコーティングに良好に付着していることを意味している。
【0160】
比較試験
本発明によらないハイドロプライマーの製造および従来の着色および/または効果を与える多層コーティングを製造するためのその使用
実施例を繰り返したが、ただし、ハイドロプライマーにキシレンを添加しなかった。実施例とは対照的に、比較試験の場合、ダイムラー−クライスラーによる水蒸気噴霧試験において著しい剥離が生じた。
Claims (15)
- I)次のもの:
A)水性ポリウレタン分散液少なくとも1種および
B)導電性顔料少なくとも1種
を含有する成分少なくとも1種、および
II)ポリイソシアネート少なくとも1種を含有する成分少なくとも1種
を混合して得られるプラスチック用の導電性ハイドロプライマーにおいて、成分Iおよび/またはIIの少なくとも1つが、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、メシチレン、プソイドクメン、ヘメリトール、エチルベンゼン、クメン、p−クメン、t−ブチルベンゼン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン、p−ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、o−ジフルオロベンゼン、m−ジフルオロベンゼン、p−ジフルオロベンゼン、ペルフルオロベンゼン、ニトロベンゼン、ベンゾニトリル、メトキシベンゼン、エトキシベンゼンおよびチオフェンからなる群から選択される芳香族溶剤(D)を少なくとも1種を含有し、その際、前記芳香族溶剤(D)は、ハイドロプライマーの全量に対して、0.3〜2質量%の量で含有されていることを特徴とする、プラスチック用の導電性ハイドロプライマー。 - ポリウレタン分散液(A)がポリアルキレンエーテルをベースとし、潜在的なカチオン性の、もしくはカチオン性の官能基(a11)、または潜在的なアニオン性の、もしくはアニオン性の官能基(a12)、および/または非イオン性の官能基(a13)を有するポリエステル−ポリウレタン(A)少なくとも1種を含有する、請求項1記載のハイドロプライマー。
- 潜在的なカチオン性の官能基(a11)が第一、第二もしくは第三アミノ基、第二スルフィド基または第三ホスフィン基であり、カチオン性の官能基(a11)が第二、第三もしくは第四アンモニウム基、第三スルホニウム基または第四ホスホニウム基であり、潜在的なアニオン性の官能基(a12)がカルボン酸基、スルホン酸基またはホスホン酸基であり、かつアニオン性の官能基(a12)がカルボキシレート基、スルホネート基またはホスホネート基である、請求項2記載のハイドロプライマー。
- ポリエステル−ポリウレタン(A)が、
− ポリエステルポリオールおよび
− 安定化する、潜在的なイオン性の、もしくはイオン性の基(a11)または(a12)および/または非イオン性の官能基(a13)を導入する化合物、ならびに場合により
− ポリアミンおよび
− アミノアルコールと
ポリイソシアネートとの反応により製造することができる、請求項2または3記載のハイドロプライマー。 - ポリエステルポリオールが、
− 場合によりスルホン化された飽和および/または不飽和ポリカルボン酸またはそのエステル化可能な誘導体、場合によりモノカルボン酸と一緒に、ならびに
− 飽和および/または不飽和ポリオール、場合によりモノオールと一緒に
の反応により得られる、請求項4記載のハイドロプライマー。 - 導電性顔料(B)として、金属顔料、導電性カーボンブラック、ドープされたパール光沢顔料または導電性硫酸バリウムを使用する、請求項1から5までのいずれか1項記載のハイドロプライマー。
- 導電性でない顔料および/または塗料添加剤(C)を含有する、請求項1から6までのいずれか1項記載のハイドロプライマー。
- ハイドロプライマーに対して30〜80質量%の固体含有率を有する、請求項1から7までのいずれか1項記載のハイドロプライマー。
- 着色および/または効果を与える多層コーティングを製造するための請求項1から8までのいずれか1項記載のハイドロプライマーの使用。
- プラスチック部材上に、
1a)請求項1から8までのいずれか1項記載の導電性ハイドロプライマーの塗布および得られたハイドロプライマー層の熱硬化、これにより導電性ハイドロプライマーコーティングが得られる、あるいは
1b)請求項1から8までのいずれか1項記載の導電性ハイドロプライマーの塗布、得られた導電性ハイドロプライマー層の乾燥、淡色のハイドロプライマー層の塗布およびおよび得られた導電性ハイドロプライマー層と淡色のハイドロプライマー層との同時熱硬化、これにより導電性ハイドロプライマーコーティングおよび淡色のハイドロプライマーコーティングが得られる、および
2a)ソリッドカラーコートの塗布および得られたソリッドカラーコート層の熱硬化、これによりソリッドカラーコーティングが得られる、あるいは、
2b)水性ベースコートの塗布および得られた水性ベースコート層の乾燥および
3)クリアコートの塗布および得られたクリアコート層および水性ベースコート層の同時熱硬化または熱硬化および化学線による硬化、これによりベースコーティングおよびクリアコーティングが得られる
ことにより着色および/または効果を与える多層コーティングを製造する方法。 - 4)クリアコーティング(3)を別のクリアコートにより被覆し、かつ得られたクリアコート層を熱的におよび/または化学線により硬化させ、これにより耐引掻性の高いクリアコーティング(シーラー)が得られる、請求項10記載の方法。
- プラスチック部材用の着色および/または効果を与える多層コーティングにおいて、以下の層
1a)導電性ハイドロプライマーコーティングまたは
1a)導電性ハイドロプライマーコーティングおよび
1b)淡色のハイドロプライマーコーティングならびに
2a)ソリッドカラーコーティングまたは
2b)ベースコーティングおよび
3)クリアコーティング
が記載の順序で重なって含有されており、1a)導電性ハイドロプライマーコーティングは、請求項1から8までのいずれか1項記載のプラスチック用導電性ハイドロプライマーから得られたものである、プラスチック部材用の着色および/または効果を与える多層コーティング。 - クリアコーティング(3)がシーラー(4)により被覆されている、請求項12記載の着色および/または効果を与える多層コーティング。
- 請求項12または13記載の着色および/または効果を与える多層コーティング、および/または請求項10または11記載の着色および/または効果を与える多層コーティングにより被覆されたプラスチック部材。
- 乗用車用およびトラックの運転室用の車体を製造するための請求項14記載のプラスチック部材の使用。
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