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CN107073515A - 用于形成多层涂膜的方法 - Google Patents

用于形成多层涂膜的方法 Download PDF

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CN107073515A
CN107073515A CN201580056697.7A CN201580056697A CN107073515A CN 107073515 A CN107073515 A CN 107073515A CN 201580056697 A CN201580056697 A CN 201580056697A CN 107073515 A CN107073515 A CN 107073515A
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Abstract

本发明要解决的问题在于提供用于形成多层涂膜的方法,该方法能够形成具有高色度和优异的深度感和耐候性的红色系多层涂膜。本发明提供用于形成多层涂膜的方法,该方法包括以下步骤:(1)涂覆包含有机红色颜料的第一着色涂料组合物以形成具有使得L*C*h色彩空间图中的色相角h在23±3°的范围内的色相的第一着色涂膜;(2)向所述第一着色涂膜涂覆包含有机红色颜料的第二着色涂料组合物以形成具有使得L*C*h色彩空间图中的色相角h在35±5°的范围内的色相的第二着色涂膜;以及(3)向所述第二着色涂膜涂覆透明涂料组合物以形成透明涂膜;其中,第一着色涂膜与通过步骤(1)至(3)获得的多层涂膜之间的色差ΔE为20至30。

Description

用于形成多层涂膜的方法
技术领域
[相关申请的交叉引用]
本申请要求于2014年10月23日提交的JP2014-216089A的优先权,其公开内容通过引用以其整体地并入本文。本发明涉及用于形成具有高色度和优异的耐候性的红色系多层涂膜的方法。
背景技术
对于诸如汽车的工业制品的外观颜色,主要使用根据观察角度而外观改变的金属涂料颜色。此外,具有从高光到暗调的高色度和优异的深度感的涂料颜色是高度需求的涂料颜色之一,是因它提供了高档外观和优异的吸引力。
具有高色度的金属涂料颜色,特别是具有高色度的红色系金属涂料颜色难以满足所有性能,如掩蔽性、耐候性和涂覆施工性。
例如,专利文献1公开了用于形成金属涂膜的方法,该方法包括顺序地涂覆金属基体涂料组合物、具有透射率的第二基体涂料组合物和透明涂料组合物。然而,由于随着具有透射率的第二基底涂膜的厚度的少许改变而引起涂料颜色显著改变,所以该方法具有涂装生产线难以控制以及涂膜的耐候性不足的问题。
专利文献2公开了用于形成具有高度美丽外观的多层涂膜的方法,包括以下步骤:将包含着色组分和/或光辉性材料的第一涂料组合物涂覆到待涂覆制品的表面上以形成第一涂膜;在不使第一涂膜热固化的情况下将包含0.01重量%至1重量%的量(基于涂料组合物中的树脂固体含量)的着色组分的第二涂料组合物涂覆到第一涂膜上以形成第二涂膜;以及在不使第二涂膜热固化的情况下将透明涂料组合物涂覆到第二涂膜以形成透明涂膜。然而,该方法具有其中涂膜的色度不足、由于膜厚度的变化而产生涂料颜色不均匀、以及涂膜的耐候性不足的问题。
专利文献3公开了用于形成多层涂膜的方法,包括以下步骤:将透明涂料组合物(B)涂覆到底涂上,所述底涂是通过将包含效应颜料的底涂组合物(A)涂覆到基材上而获得的,随后通过加热来固化涂膜以获得透明涂层,进一步将包含着色颜料和/或染料的着色透明涂料组合物(C)涂覆到透明涂层上以获得着色透明涂层,以及将顶部透明涂料组合物(D)涂覆到着色透明涂层。然而,该方法是4C2B过程,其中2C1B过程进行两次,这需要多个步骤,从而导致生产率差。
引文列表
专利文献
专利文献1:WO97/47396
专利文献2:JP2001-314807A
专利文献3:JP2005-305424A
发明内容
技术问题
本发明的目在于提供用于形成多层涂膜的方法,该方法能够解决上述缺陷并且形成具有高色度、优异的深度感和优异的耐候性的红色系多层涂膜。
解决问题的方法
具体地,本发明涉及以下:
用于形成多层涂膜的方法,其包括以下步骤:
(1)涂覆包含有机红色颜料的第一着色涂料组合物以形成具有使得L*C*h色彩空间图中的色相角h在23±3°的范围内的色相的第一着色涂膜;
(2)向第一着色涂膜涂覆包含有机红色颜料的第二着色涂料组合物以形成具有使得L*C*h色彩空间图中的色相角h在35±5°的范围内的色相的第二着色涂膜;
(3)向第二着色涂膜涂覆透明涂料组合物以形成透明涂膜;
其中,第一着色涂膜与通过步骤(1)至(3)获得的多层涂膜之间的色差ΔE为20至30。
发明的有利效果
根据本发明,能够获得具有高色度、优异的深度感的红色系多层涂膜。多层涂膜还确保优异的耐候性,其中即使在多层涂膜长期储存在外部后,也几乎观察不到劣化,如褪色或变色。
实施方案的描述
步骤(1)
根据本发明的方法,在步骤(1)中,首先涂覆第一着色涂料组合物以形成第一着色涂膜。第一着色涂料组合物是提供掩蔽性并确定色相(特别是待形成的多层涂膜的暗调处的色相)的组合物。第一着色涂料组合物包含有机红色颜料作为必要组分。
通过涂覆第一着色涂料组合物而获得的第一着色涂膜的色相使得L*C*h色彩空间图中的色相角h为23±3°的范围内。
“L*C*h色彩空间”是极坐标中所示的L*a*b*色彩空间,其在1976年由国际照明委员会标准化,并且也在JIS Z 8729中被采用。L*表示亮度,C*表示色度,其是距中心轴的距离,并且h表示色相角,在L*a*b*色彩空间图中从a*红色方向(=0°)的轴线以逆时针方向移动而得色相。
第一着色涂膜的色相角h和色度C*通过如下方式获得。向在其上预先形成有深灰色(N-2)涂膜的涂覆板涂覆第一着色涂料组合物至干燥厚度为15μm,然后在140℃下干燥加热30分钟,由此形成涂覆板。使用多角度分光光度计(商品名“MA-68”,X-Lite公司生产),对涂覆板进行比色以测量其在L*C*h色彩空间中的色相角h和色度C*。受光角为75°,其对应于暗调。
作为在第一着色涂料组合物中使用的有机红色颜料,可根据所需颜色,单独或以两种以上组合的方式使用通常已知用于涂料组合物或油墨的颜料。
有机红色颜料的实例包括偶氮颜料、喹吖啶酮颜料、二酮吡咯并吡咯颜料、苝颜料、紫环酮(perinone)颜料等。
从待获得的多层涂膜的色度和耐候性的观点出发,优选包含喹吖啶酮颜料作为第一着色涂料组合物的有机红色颜料。
从待获得的多层涂膜的色度的观点出发,基于第一着色涂料组合物中的总树脂固体含量,第一着色涂料组合物中的有机红色颜料的含量优选为1质量%至20质量%,并且更优选为5质量%至15质量%。
第一着色涂料组合物可任选地包含除有机红色颜料之外的着色颜料。作为除有机红色颜料以外的着色颜料,可单独或者以两种以上组合的方式使用通常已知用于油墨或涂料组合物的颜料。
着色颜料的实例包括:金属氧化物颜料,如氧化钛和氧化铁;金属氧化物复合颜料,如钛黄;碳黑;有机颜料,如苯并咪唑酮颜料、异吲哚啉颜料、异吲哚啉酮颜料、金属螯合偶氮颜料、酞菁颜料、阴丹酮颜料、二噁嗪颜料、靛蓝颜料等。
除有机红色颜料之外的着色颜料的量没有受到特别限制。为了获得具有高色度的红色系多层涂膜,基于第一着色涂料组合物中的总树脂固体含量,除有机红色颜料之外的着色颜料的量通常为10质量%以下的范围内,优选为5质量%以下,特别优选为3质量%以下,并且甚至更优选为2质量%以下。
对于上述,为了提高多层涂膜的耐候性,优选包含氧化铁。为了获得优异的耐候性和色度,基于第一着色涂料组合物中的总树脂固体含量,氧化铁的含量在5质量%以下的范围内,优选为3质量%以下,特别优选为1.5质量%以下,并且甚至更优选为0.1质量%至1.0质量%。
在本发明的方法中,在第一着色涂料组合物以及将在下文中描述的第二着色涂料组合物和透明涂料组合物中含有的着色颜料可被进行无机和/或有机的表面处理,以提高分散性、耐候性等。
第一着色涂料组合物还可包含效应颜料(特别是金属片状颜料)以改善掩蔽性而不降低色度。已知用于涂料组合物的效应颜料可单独或以两种以上组合的方式使用。
效应颜料的实例包括:鳞片状金属颜料,例如铝、铜、镍合金和不锈钢;其表面上被覆有金属氧化物的鳞片状金属颜料;其表面上化学吸附有着色颜料的鳞片状金属颜料;表面上通过诱导氧化还原反应而形成有氧化铝层的鳞片状铝颜料;溶解铝的片状氧化铁颜料;玻璃片颜料、其表面上被覆有金属氧化物的玻璃片颜料和其表面上化学吸收有着色颜料的玻璃片颜料;表面被覆有二氧化钛的干涉云母(interference mica)颜料、通过还原干涉云母颜料而获得的还原云母颜料、表面上化学吸附有着色颜料或者表面上被覆有氧化铁的着色云母颜料;表面上被覆有二氧化钛的石墨颜料;表面上被覆有二氧化钛的二氧化硅片颜料或氧化铝片颜料;氧化铁片状颜料;全息颜料;合成云母颜料;螺旋胆甾型液晶聚合物颜料;氯氧化铋颜料等。这些颜料可单独或以两种以上组合的方式使用。
其中,优选鳞片状金属颜料、其表面被覆有金属氧化物的鳞片状金属颜料、其表面上化学吸附有着色颜料的鳞片状金属颜料和其表面上被覆有金属氧化物的着色云母颜料,并且作为鳞片状金属颜料的铝片状颜料是特别优选的。然而,实例不限于此,并且可根据涂膜的掩蔽性、色度和所需的光泽适当地使用效应颜料。
基于第一着色涂料组合物中的总树脂固体含量,效应颜料的量通常在1质量%至30质量%的范围内,优选为2质量%至20质量%,并且更优选3质量%至15质量%。
在效应颜料中,优选使用表面上被覆有金属氧化物的鳞片状金属颜料,特别是被覆有氧化铁的铝颜料,以有效地改善待获得的多层涂膜的掩蔽性和耐候性。
基于第一着色涂料组合物中的总树脂固体含量,表面上被覆有金属氧化物的鳞片状金属颜料的量通常在1质量%至20质量%的范围内,优选为1质量%至15质量%,并且更优选2质量%至10质量%。
优选使用如下被覆有氧化铁的铝颜料。仅含有被覆有氧化铁的铝颜料作为着色剂的涂膜的色相使得L*C*h色彩空间图中的色相角h在0至50°的范围内,并且特别是20至40°的范围内。
可以使用X-Lite公司生产的多角度分光光度计“MA-68”(商品名)、由柯尼卡美能达公司生产的色差计“CR Series”(商品名)、由Suga测试仪器有限责任公司生产的SN彩色计算机(SN color computer,商品名)等测量色相角h。
被覆有氧化铁的铝颜料没有受到特别限制;可使用的实例包括通过化学气相沉积法用氧化铁被覆铝基材而获得的具有优异的耐候性的着色铝片状颜料,其生产方法和特性描述于JPH06-145555A中。
从待得到的多层涂膜的掩蔽性、以及色度和耐候性的观点考虑,基于第一着色涂料组合物中的总树脂固体含量,第一着色涂料组合物中使用的颜料的总含量优选在1质量%至50质量%的范围内,特别优选为3质量%至40质量%,并且甚至更优选为5质量%至30质量%。
第一着色涂料组合物通常可包含树脂组分作为载色料(vehicle)。作为树脂组分,优选使用可热固化树脂组合物。其具体实例包括具有可交联的官能团(例如,羟基)的基体树脂与交联剂的可热固化树脂组合物,其中所述基体树脂例如丙烯酸树脂、聚酯树脂、醇酸树脂和聚氨酯树脂,所述交联剂例如三聚氰胺树脂、尿素树脂和多异氰酸酯化合物(包括封端多异氰酸酯化合物)。在使用前,将这种可热固化组合物溶解或分散在溶剂(如有机溶剂和/或水)中。树脂组合物中的基体树脂和交联剂的比例没有受到特别限制。基于总基体树脂固体含量,交联剂通常在10质量%至100质量%的范围内,优选为20质量%至80质量%,并且更优选为30质量%至60质量%。
此外,第一着色涂料组合物可任选地和适当地包含:溶剂,例如水或有机溶剂;用于涂料组合物的各种添加剂,例如流变控制剂、颜料分散剂、防沉降剂、固化催化剂、消泡剂、抗氧化剂和紫外线吸收剂;体质颜料等。
可通过混合和分散上述组分来制备第一着色涂料组合物。
掺入到第一着色涂料组合物、以及在下文中描述的第二着色涂料组合物和透明涂料组合物中的着色颜料可作为粉末掺入到涂料组合物中。着色颜料还可与涂料组合物中的树脂组分的一部分混合并分散在其中以预先制备颜料分散体,并且可将该颜料分散体与剩余的树脂组分和/或其它组分混合以制备涂料组合物。在颜料分散体的制备中,可以任选地加入用于涂料组合物的常规添加剂,例如消泡剂、分散剂、表面控制剂等。
第一着色涂料组合物通过诸如静电喷涂、空气喷涂或无空气喷涂的方法来进行涂覆。从涂膜的平滑性等的观点来看,通常将第一着色涂料组合物涂覆为使得所得的涂膜在固化时具有1μm至40μm的厚度,并且优选为5μm至30μm的厚度。
第一着色涂料组合物优选以一种方式制备,使得固体含量通常为15质量%至50质量%,并且优选为20质量%至40质量%,且使用B型粘度计(3号或4号转子)在20℃下测量的粘度为2000mPa·s至6000mPa·s。
通过涂覆第一着色涂料组合物而获得的第一着色涂膜本身,在热固型的情况下通常可在约50至180℃下被固化,以及在常温干燥型或强制干燥型的情况下通常可在约常温至约80℃下被固化。
在根据本发明的方法中,可在通过涂覆第一着色涂料组合物而获得的第一着色涂膜被固化之后涂覆第二着色涂料组合物,或者可在未固化第一着色涂膜的情况下在未固化的第一着色涂膜上涂覆第二着色涂料组合物。
步骤(2)
根据本发明的方法,将第二着色涂料组合物涂覆到在步骤(1)中形成的第一着色涂膜上以形成第二着色涂膜。第二着色涂料组合物是提高待形成的多层涂膜的色度以提高深度感的组合物。第二着色涂料组合物包含有机红色颜料作为必要组分。
通过涂覆第二着色涂料组合物而获得的第二着色涂膜的色相使得L*C*h色彩空间图中的色相角h处于35±5°的范围内。
第二着色涂膜的色相角h和色度C*通过如下方式获得。向用作底涂的亮度L*为85以上的白色涂覆板上涂覆第二着色涂料组合物至干燥厚度为15μm,随后在140℃下干燥加热30分钟,由此形成涂覆板。使用多角度分光光度计(商品名“MA-68”,X-Lite公司生产),对涂覆板进行比色法以测量其在L*C*h色彩空间中的色相角h和色度C*。受光角对应于面(face)为45°。
作为在第二着色涂料组合物中使用的有机红色颜料,可根据所需的颜色单独或以两种以上组合的方式使用通常已知用于涂料组合物或油墨的颜料。
有机红色颜料的实例包括偶氮颜料、喹吖啶酮颜料、二酮吡咯并吡咯颜料、苝颜料、紫环酮颜料等。
从待获得的多层涂膜的耐候性的观点出发,优选包含苝颜料作为第二着色涂料组合物的有机红色颜料。
为了提高待获得的多层涂膜的耐候性,优选主要使用苝颜料作为第二着色涂料组合物的有机红色颜料。
此外,为了提高待获得的多层涂膜的耐候性,优选尽可能减少用作第二着色涂料组合物的有机红色颜料的喹吖啶酮颜料的量。更优选为基本上不使用喹吖啶酮颜料(优选不使用喹吖啶酮颜料)。
从待获得的多层涂膜的色度和耐候性的观点出发,基于第二着色涂料组合物中的总树脂固体含量,第二着色涂料组合物中的有机红色颜料的含量优选在0.1质量%至15质量%的范围内,更优选为0.5质量%至10质量%,并且甚至更优选为1质量%至5质量%。
第二着色涂料组合物可任选地包含除有机红色颜料之外的着色颜料。作为除有机红色颜料以外的着色颜料,可单独或者以两种以上组合的方式使用通常已知用于油墨或涂料组合物的颜料。
着色颜料的实例包括:金属氧化物颜料,如氧化钛和氧化铁;金属氧化物复合颜料,如钛黄;碳黑;有机颜料,如苯并咪唑酮颜料、异吲哚啉颜料、异吲哚啉酮颜料、金属螯合偶氮颜料、酞菁颜料、阴丹酮颜料、二噁嗪颜料和靛蓝颜料等。
除有机红色颜料之外的着色颜料的量没有受到特别限制。为了获得具有高色度的红色系多层涂膜,基于第二着色涂料组合物中的总树脂固体含量,除有机红色颜料之外的着色颜料的量通常在10质量%以下的范围内,优选在5质量%以下,并且特别优选在3质量%以下。
对于上述,为了提高多层涂膜的耐候性,优选包含氧化铁。为了获得多层涂膜的优异的耐候性和色度,基于第二着色涂料组合物中的总树脂固体含量,氧化铁的含量在7.5质量%以下的范围内,优选在5质量%以下,特别优选为2.5质量%以下,并且甚至更优选为0.1质量%至1质量%。
在第一着色涂料组合物的部分中列出的效应颜料可任选地用于第二着色涂料组合物。
从待得到的多层涂膜的色度和深度感的观点考虑,基于第二着色涂料组合物中的总树脂固体含量,在第二着色涂料组合物中使用的颜料的总含量优选在0.1质量%至20质量%的范围内,并且特别优选0.5质量%至10质量%。
第二着色涂料组合物通常可包含树脂组分作为载体。作为树脂组分,优选使用可热固化树脂组合物。其具体实例包括含交联剂的具有可交联官能团(例如,羟基)的基体树脂的可热固化树脂组合物,所述基体树脂例如丙烯酸树脂、聚酯树脂、醇酸树脂和聚氨酯树脂,所述交联剂例如三聚氰胺树脂、尿素树脂和多异氰酸酯化合物(包括封端多异氰酸酯化合物)。在使用前,将这种可热固化的组合物溶解或分散在溶剂(如有机溶剂和/或水)中。树脂组合物中的基体树脂和交联剂的比例没有受到特别限制。基于总基体树脂固体含量,交联剂通常为10质量%至100质量%,优选为20质量%至80质量%,并且更优选为30质量%至60质量%。
此外,第二着色涂料组合物可任选地和适当地包含:溶剂,例如水或有机溶剂;用于涂料组合物的各种添加剂,例如流变控制剂、颜料分散剂、防沉降剂、固化催化剂、消泡剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂;体质颜料等。
可通过混合和分散上述组分来制备第二着色涂料组合物。
第二着色涂料组合物通过诸如静电喷涂、空气喷涂或无空气喷涂的方法来进行涂覆。从涂膜的平滑性等的观点来看,通常将第二着色涂料组合物涂覆为使得所得的涂膜在固化时具有0.5μm至30μm的厚度,并且优选为2μm至25μm的厚度。
第二着色涂层组分优选以一种方式制备,使得固体含量通常为15质量%至50质量%,并且优选为20质量%至40质量%,且使用B型粘度计(3号或4号转子)在20℃下测量的粘度为2000mPa·s至6000mPa·s。
由第二着色涂料组合物形成的第二着色涂膜在400nm至700nm的波长下的透光率为20%至90%,并且优选为25%至60%。
在本说明书中,在400nm至700nm的波长下的透光率表示在400nm至700nm的范围内的各波长下测量的透光率的平均值。
通过涂覆第二着色涂料组合物而获得的第二着色涂膜本身,在热固型的情况下通常可在约50至180℃下被固化,并且在常温干燥型或强制干燥型的情况下通常可在约常温至约80℃下被固化。
在根据本发明的方法中,可在通过涂覆第二着色涂料组合物而获得的第二着色涂膜被固化之后涂覆透明涂料组合物,或者可在未固化第二着色涂膜的情况下在未固化的第二着色涂膜上涂覆透明涂料组合物。
步骤(3)
根据本发明的方法,向以如上述的方式通过涂覆第二着色涂料组合物而获得的第二着色涂膜涂覆透明涂料组合物,以形成透明涂膜。
作为在本发明的方法中使用的透明组合物,可使用本身已知的那些,而没有任何限制。具体地,透明涂料组合物是液体状或粉末状的透明涂料组合物,其包含作为必要组分的含有基体树脂和交联剂的树脂组分以及任选地包含用于涂料组合物的添加剂或溶剂(如水或有机溶剂)。透明涂料组合物能够形成无色或有色的透明涂膜。
基体树脂的实例包括具有可交联官能团(例如羟基、羧基、硅烷醇基和环氧基)的树脂,诸如丙烯酸树脂、聚酯树脂、醇酸树脂、氟树脂、聚氨酯树脂和含硅树脂。交联剂的实例包括具有与上述基体树脂的官能团反应的官能团的化合物或树脂,诸如三聚氰胺树脂、尿素树脂、多异氰酸酯化合物、封端多异氰酸酯化合物、环氧化合物或树脂、含羧基的化合物或树脂、酸酐和含烷氧基甲硅烷基的化合物或树脂。
树脂组分中的基体树脂和交联剂的比例没有受到特别限制。基于总基体树脂固体含量,交联剂通常在10质量%至100质量%的范围内,优选为20质量%至80质量%,并且更优选为30质量%至60质量%。
透明涂料组合物可任选地和适当地包含:溶剂,例如水或有机溶剂;以及用于涂料组合物的添加剂,例如固化催化剂、消泡剂、紫外线吸收剂、流变控制剂和防沉降剂。
透明涂料组合物可适当地包含着色颜料,只要不损害涂膜的透明性即可。作为着色颜料,可单独或者以两种以上组合的方式使用用于油墨或涂料组合物的本身已知的那些。根据待使用的着色颜料的种类等,着色颜料的添加量不同。基于透明涂料组合物中的树脂组合的总固体含量,着色颜料通常在30质量%以下的范围内,优选为0.05质量%至20质量%,并且更优选为0.1质量%至10质量%。
可通过混合和分散上述组分来制备透明涂料组合物。
透明涂料组合物通过诸如静电喷涂、空气喷涂或无空气喷涂的方法来进行涂覆。通常将透明涂料组合物涂覆为使得所得的涂膜在固化时具有优选为15μm至50μm的厚度,并且特别优选为25μm至40μm的厚度。
当透明涂料组合物为液体时,液体透明涂料组合物优选以一种方式进行调整,使得固体含量通常为30质量%至60质量%,并且优选为40质量%至50质量%,以及通过4号福特杯在20℃下测量的粘度为18秒至25秒。通过涂覆透明涂料组合物而获得的透明涂膜本身可通过在约70℃至约150℃的温度下加热而固化。
基材
本发明的方法可应用的基材没有受到特别限制。基材的实例包括:包含如铁、锌、铝和镁的金属的部件;包括含这些金属的合金的部件;电镀有或气相沉积有这些金属的部件;包括玻璃、塑料和各种材料的泡沫体的部件等。特别地,构成汽车车体的钢材料是合适的。可对这些部件任选地进行脱脂处理、表面处理等。
可在这些部件上形成底涂膜和/或中涂膜之后再将其用作基材,这通常是优选的。
底涂膜用于掩蔽部件的表面,并且对部件赋予耐腐蚀性或耐锈性。通过涂覆并固化底涂组合物而形成底涂膜。底涂组合物没有受到特别限制,并且可使用本身已知的那些,诸如电沉积涂料组合物和溶剂型底漆。
将中涂膜用于底涂以掩蔽部件的表面和底涂(例如底涂膜),提高底涂与顶涂膜之间的粘合性,对涂膜赋予耐崩裂性等。可通过向部件的表面和底涂(例如底涂膜)的表面涂覆并固化中涂组合物而形成中涂膜。中涂组合物没有受到特别限制,并且可使用本身已知的那些。例如,可优选使用包含可热固化树脂组合物、着色颜料等的有机溶剂系或水系的中涂组合物。
在本发明的方法中,当将其上形成有底涂膜和/或中涂膜的部件用作基材时,可在热固化底涂膜和/或中涂膜之后,涂覆步骤(1)中的第一着色涂料组合物。然而,在一些情况下,当底涂膜和/或中涂膜未固化时,可涂覆第一着色涂料组合物。
多层涂膜的形成
根据本发明的方法,可通过以下步骤(1)至(3)形成多层涂膜:
(1)涂覆包含有机红色颜料的第一着色涂料组合物以形成具有使得L*C*h色彩空间图中的色相角h在23±3°的范围内的色相的第一着色涂膜;
(2)向第一着色涂膜涂覆包含有机红色颜料的第二着色涂料组合物以形成具有使得L*C*h色彩空间图中的色相角h在35±5°的范围内的色相的第二着色涂膜;以及
(3)向第二着色涂膜涂覆透明涂料组合物以形成透明涂膜。
通过将第一着色涂膜与由步骤(1)至(3)获得的多层涂膜之间的色差ΔE设定在20至30的范围内,可形成具有高色度和优异的深度感和耐候性的红色系多层涂膜。
此外,通过将第一着色涂膜和第二着色涂膜的色相角h的范围分别设定为23±3°和35±5°,则相对于第二着色涂膜,第一着色涂膜的色相范围确定为蓝色,而相对于第一着色涂膜,第二着色涂膜的色相范围确定为黄色。由于将各自具有上述色相范围的第一着色涂膜和(透明)第二着色涂膜进行层叠,因此可获得形成具有高色度和优异的深度感和耐候性的红色系多层涂膜的有利(优选)效果。
优选地,如此形成的多层涂膜具有的色差使得在多层涂膜与通过涂覆第一着色涂料组合物而获得的第一着色涂膜之间的在L*a*b*色彩空间中的色差(ΔE)在20至30的范围内,特别优选为20至27,并且甚至更优选为20至25。
优选地,待形成的多层涂膜具有的色相差使得在多层涂膜与通过涂覆第一着色涂料组合物而获得的第一着色涂膜之间的在L*C*h色彩空间中的色相角h差(Δh)为5至20,特别优选为2至15,并且甚至更优选为3至10。
“色值E”、“色度C*”和“色相角h”可通过如下的方式确定。使用多角度分光光度计(商品名“MA-68”,X-Lite公司生产)对第一着色涂膜或多层涂膜进行比色法,其中第一着色涂膜是通过将第一着色涂料组合物涂覆到在其上预先形成有深灰色(N-2)涂膜的涂覆板上然后固化所述第一着色涂膜而获得,并且多层涂膜是通过将在步骤(1)至(3)中获得的第一着色涂料组合物、第二着色涂料组合物和透明涂料组合物涂覆到在其上预先形成有深灰色(N-2)涂膜的涂覆板上然后固化该多层膜而获得。
通过涂覆第一着色涂料组合物而获得的第一着色涂膜的色相角h(1BC)与通过涂覆在步骤(1)至(3)中获得的第一着色涂料组合物、第二着色涂料组合物和透明涂料组合物并固化该多层膜而获得的多层涂膜的色相角h(多层)之间的差值Δh(h(多层)-h(1BC))优选为+1至30,更优选为+2至25,并且甚至更优选为+4至20。
可使用多角度分光光度计(商品名“MA-68”,X-Lite公司生产)测量色相角h。
通过调节(进行小规模实验)在用于形成多层涂膜的第一着色涂料组合物、第二着色涂料组合物和透明涂料组合物中掺入的颜料的类型和量,能够容易地调节第一着色涂膜与在步骤(1)至(3)中获得的多层涂膜之间的色差(ΔE)和色相角差(Δh)以及第一着色涂膜和第二着色涂膜的色相角h。
因此,本发明的用于形成多层涂膜的方法可适用于各种工业制品,特别是汽车外板。
在下文中,将参考实施例和比较例对本发明进行更详细的描述。然而,本发明不限于这些实施例。本文中使用的“份”和“%”以质量基准表示,并且膜的厚度基于固化的涂膜。
实施例
实施例1至5以及比较例1至5
[i]基材的制备
通过电沉积将阳离子电沉积涂料组合物“Elecron GT-10”(商品名,由关西涂料株式会社生产,含有封端多异氰酸酯化合物作为固化剂的环氧树脂多胺系阳离子树脂)涂覆到被脱脂且磷酸锌处理的钢板(JISG3141,尺寸为400×300×0.8mm),以使得所得的膜在固化时具有20μm的厚度,然后在170℃下加热20分钟以通过交联来固化,从而形成电沉积涂膜。
通过空气喷涂将中涂组合物“LUGA BAKE Intermediate Gray”(商品名,由关西涂料株式会社生产,聚酯树脂/三聚氰胺树脂基体,有机溶剂型)涂覆到所获得的钢板的电沉积涂膜的表面上,至固化时膜厚度为30μm。将所得到的膜在140℃下加热30分钟以通过交联来固化。将由此获得的包含中涂膜的深灰色(N-2)中涂涂覆板作为基材。
[ii]涂料组合物的制备
基体树脂的制备
制备实施例1
将128份去离子水和2份“Adekaria Soap SR-1025”(商品名,ADEKA生产;乳化剂,活性成分:25%)置于配备有温度计、恒温器、搅拌装置、回流冷凝器、氮气导入管和滴液漏斗的反应容器中。将混合物在氮气流中搅拌并混合,并加热至80℃。
接着,将用于下文中描述的核部的单体乳液的总量的1%和5.3份6%过硫酸铵水溶液导入反应容器中,并且在80℃下保持15分钟。然后,在3小时内将剩余的用于核部的单体乳液滴加到在相同温度下保持的反应容器中。在滴加完成后,将混合物陈化1小时。随后,在1小时内滴加下述用于壳部的单体乳液,随后陈化1小时。此后,将混合物冷却至30℃,同时向其中逐渐加入40份5%2-(二甲基氨基)乙醇水溶液,并通过100目尼龙布过滤,从而获得平均粒径为100nm并且固体含量为30%的丙烯酸树脂乳液(a)。所获得的丙烯酸树脂乳液的酸值为33mg KOH/g,并且羟值为25mg KOH/g。
用于核部的单体乳液:将40份去离子水、2.8份“Adekaria Soap SR-1025”、2.1份亚甲基双丙烯酰胺、2.8份苯乙烯、16.1份甲基丙烯酸甲酯、28份丙烯酸乙酯和21份丙烯酸正丁酯进行混合并搅拌,从而获得用于核部的单体乳液。
用于壳部的单体乳液:将17份去离子水、1.2份“Adekaria Soap SR-1025”、0.03份过硫酸铵、3份苯乙烯、5.1份丙烯酸2-羟乙酯、5.1份甲基丙烯酸、6份甲基丙烯酸甲酯、1.8份丙烯酸乙酯和9份丙烯酸正丁酯进行混合并搅拌,从而获得用于壳部的单体乳液。
制备实施例2
将35份丙二醇单丙醚置于配备有温度计、恒温器、搅拌装置、回流冷凝器、氮气引入管和滴液漏斗的反应容器中,并加热至85℃。随后,在4小时内向其中滴加包含30份甲基丙烯酸甲酯、20份丙烯酸2-乙基己酯、29份丙烯酸正丁酯、15份丙烯酸2-羟基乙酯、6份丙烯酸、15份丙二醇单丙醚和2.3份2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)的混合物。在滴加完成后,将混合物陈化1小时。随后,在1小时内向其中进一步滴加10份丙二醇单丙醚和1份2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)的混合物。在滴加完成后,将混合物陈化1小时。进一步向其中加入7.4份二乙醇胺,从而获得固体含量为55%的含羟基的丙烯酸树脂溶液(b)。所获得的含羟基的丙烯酸树脂的酸值为47mg KOH/g,并且羟值为72mg KOH/g。
制备实施例3
将109份三羟甲基丙烷、141份1,6-己二醇、126份1,2-环己烷二羧酸酐和120份己二酸置于配备有温度计、恒温器、搅拌装置、回流冷凝器和水分离器的反应容器中。在3小时内将混合物加热至160℃至230℃的范围,然后在230℃下进行缩合反应,持续4小时。随后,为了向所获得的缩合反应产物中引入羧基,向产物中加入38.3份偏苯三酸酐,随后在170℃下反应,持续30分钟。然后,将产物用2-乙基-1-己醇稀释,由此得到固体含量为70%的含羟基的聚酯树脂溶液(c)。所获得的含羟基的聚酯树脂的酸值为46mg KOH/g,羟值为150mgKOH/g,并且数均分子量为1400。
第一着色涂料组合物和第二着色涂料组合物的制备
制备实施例4至7和8至14
向50份(固体含量:15份)制备实施例1中获得的丙烯酸树脂乳液(a)、45.5份(固体含量:25份)制备实施例2中获得的丙烯酸树脂溶液(b)、42.8份(固体含量:30份)制备实施例3中获得的聚酯树脂溶液(c)以及37.5份(固体含量:30份)三聚氰胺树脂(商品名“Cymel325”,由日本氰特工业公司(Nihon Cytec Industries Inc.)生产,固体含量:80%)中以表1中示出的量分别添加用于第一着色涂料组合物的光辉性颜料和含有有机红色颜料的着色颜料,以及用于第二着色涂料组合物的含有有机红色颜料的着色颜料,随后进行搅拌和混合。此外,向其中加入聚丙烯酸增稠剂(商品名“Primal ASE-60”,罗门哈斯有限责任公司生产)、2-(二甲基氨基)乙醇和去离子水,从而获得编号1至4的第一着色涂料组合物以及编号1至7的第二着色涂料组合物,其各自的pH值为8.0,涂料组合物固体含量为25%,并且通过4号福特杯在20℃下测量的粘度为40秒。
下面详述了表1中示出的颜料。
着色颜料
RUBINE TR(注1):二酮吡咯并吡咯系红色颜料,商品名“DPP RUBINE TR”,BASF公司生产。
RT355D(注2):喹吖啶酮红色颜料,商品名“MAGENTA B RT-355-D”,BASF公司生产。
KNO(注3):氧化铁颜料,商品名“TODA COLOR KN-O”,户田工业公司(Toda KogyoCorp)生产。
R6438(注4):苝红颜料,商品名“MAROON 179 229-6438”,太阳化学公司(SunChemical Co.,Ltd)生产。
R5000(注5):炭黑颜料,商品名“RAVEN 5000ULTRA III BEADS”,哥伦比亚碳黑公司(Columbian Carbon Co.,Ltd)生产。
TOR(注6):氧化铁颜料,商品名“SICOTRANS RED L2817”,BASF生产。
G314(注7):酞菁蓝颜料,商品名“氯化铜花青蓝(cyanine blue)-G-314”,山阳色素株式会社(Sanyo Color Works Ltd)生产。
鳞片状光辉性颜料
L2800(注8):被覆有氧化铁的铝片颜料,商品名“PALIOCROM ORANGE L2800”,BASF生产。
MH8801(注9):铝片颜料,商品名“Aluminum P MH-8801”,旭化成金属株式会社(Asahikasei Metals Co.,Ltd)生产。
MH8805(注10):铝片颜料,商品名“Aluminum P MH-8805”,旭化成金属株式会社生产。
色相角h
使用多角度分光光度计(商品名“MA-68”,X-Lite公司生产)测量通过涂覆第一着色涂料组合物而获得的第一着色涂膜、通过涂覆第二着色涂料组合物而获得的第二着色涂膜以及通过根据步骤(1)至(3)依次涂覆第一着色涂料组合物、第二着色涂料组合物和透明涂料组合物而获得的多层涂膜各自的L*C*h色彩空间中的色相角h。
色度C*
使用多角度分光光度计(商品名“MA-68”,X-Lite公司生产)测量通过涂覆第一着色涂料组合物而获得的第一着色涂膜以及通过根据步骤(1)至(3)依次涂覆第一着色涂料组合物、第二着色涂料组合物和透明涂料组合物而获得的多层涂膜各自的L*C*h色彩空间中色度C*。
表1示出了色相角h、色度C*、计算出的Δh以及第一着色涂膜与通过根据步骤(1)至(3)依次涂覆第一着色涂料组合物、第二着色涂料组合物和透明涂料组合物而获得的多层涂膜之间的L*a*b*色彩空间中的色差(ΔE)。表1还示出了第二着色涂膜的透光率。
[iii]试验板的制备
根据以下程序通过依次涂覆上述[ii]中制备的第一着色涂料组合物、第二着色涂料组合物和透明涂料组合物来制备试验板。
实施例1至6以及比较例1至5
(第一着色涂料组合物的涂覆)
使用minibell旋转式静电涂覆机在20℃的喷涂室(booth)温度下和75%的湿度下将上述[ii]中制备的编号1至4的第一着色组合物中的任一种涂覆到上述[i]中制备的中涂涂覆板,以使得所得到的膜在被固化时具有约10μm的厚度。
(第二着色涂料组合物的涂覆)
在涂覆第一着色涂料组合物之后,将板在室温下静置2分钟。随后,使用minibell旋转式静电涂覆机在20℃的喷涂室温度且在75%的湿度下将[ii]中制备的编号1至7的第二着色涂料组合物中的任一种涂覆到未固化的第一着色涂膜,以使得所得到的膜在被固化时具有约7μm的厚度。
(透明涂料组合物的涂覆)
在涂覆第二着色涂料组合物之后,将板在室温下放置5分钟,并在80℃下预热3分钟。随后,使用minibell旋转式静电涂覆机在20℃的喷涂室温度且在75%的湿度下将透明涂料组合物(由关西涂料株式会社生产的“LUGA BAKE Clear”,商品名,丙烯酸树脂/氨基树脂基体,有机溶剂型)涂覆到未固化的第二着色涂膜,以使得所得到的膜在被固化时具有约35μm的厚度。
在实施例6中,作为透明涂料组合物,基于总树脂固体含量,使用含有0.7%的R6438(注4)和0.1%的TOR(注6)的彩色透明涂料组合物。
在将该板在室温下静置15分钟后,在热风循环式烘箱中在140℃下加热30分钟,干燥并固化包含第一着色涂膜、第二着色涂膜和透明涂膜的多层涂膜,从而制备试验板。
评价试验
还评价了在实施例和比较例中获得的每个测试板的耐候性。测试条件详述如下。
耐候性的评价
使用在JIS B 7754中定义的Super Xenon Weather-O-Meter(由Suga TestInstruments Co.,Ltd.生产)进行加速耐候性试验。将2小时氙弧灯照射结合1小时42分钟的灯照射和18分钟降雨作为一个周期,并且重复500次该试验。在试验后,将试验板与在实验室中保管的替代涂覆板进行比较并进行评价。评价标准如下。表1示出了结果。
(变色)
A:在涂膜中未观察到变色。
B:在涂膜中观察到变色。
(褪色)
A:在涂膜中未观察到褪色。
B:在涂膜中观察到褪色。
表1所示的实施例和比较例清楚地表明,实施例的多层涂膜具有优异的色度和耐候性;然而,比较例的多层涂膜具有差的色度和差的耐候性。
表1
工业适用性
本发明的用于形成多层涂膜的方法可适用于各种工业制品,特别是汽车外板。

Claims (4)

1.用于形成多层涂膜的方法,包括以下步骤:
(1)涂覆包含有机红色颜料的第一着色涂料组合物以形成具有使得L*C*h色彩空间图中的色相角h在23±3°的范围内的色相的第一着色涂膜;
(2)向所述第一着色涂膜涂覆包含有机红色颜料的第二着色涂料组合物以形成具有使得L*C*h色彩空间图中的色相角h在35±5°的范围内的色相的第二着色涂膜;以及
(3)向所述第二着色涂膜涂覆透明涂料组合物以形成透明涂膜;
其中,所述第一着色涂膜与通过步骤(1)至(3)获得的所述多层涂膜之间的色差ΔE为20至30。
2.根据权利要求1所述的用于形成多层涂膜的方法,其中,作为所述有机红色颜料,所述第一着色涂料组合物包含喹吖啶酮颜料,以及所述第二着色涂料组合物包含苝颜料。
3.根据权利要求1或2所述的用于形成多层涂膜的方法,其中,所述第一着色涂料组合物和所述第二着色涂料组合物各自包含氧化铁颜料。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于形成多层涂膜的方法,其中,所述第一着色涂料组合物包含覆盖有氧化铁的铝颜料。
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