涂料組合物以及形成多層涂膜的方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2012年12月21日提交的第2012-279909號日本專利申請的優(yōu)先 權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及涂料組合物以及使用所述涂料組合物形成多層涂膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 作為在汽車車體上形成涂膜的方法，3-涂2-烘法和2-涂2-烘法已被廣泛使用。 3-涂2-烘法依次包括下列步驟：在使被涂物經(jīng)歷電沉積涂裝和加熱固化之后，涂裝中涂涂 料組合物一加熱固化一涂裝底涂涂料組合物一預(yù)熱（初步加熱）一涂裝透明涂料組合物一 加熱固化。2-涂2-烘法依次包括下列步驟：在使被涂物經(jīng)歷電沉積涂裝和加熱固化之后， 涂裝中涂涂料組合物一加熱固化一涂裝頂涂涂料組合物一加熱固化。
[0005] 通常，3-涂2-烘法通過使用包含效應(yīng)顏料的底涂涂料組合物而用于形成所謂的 金屬色的涂膜，然而2-涂2-烘法通過使用包含有色顏料的頂涂涂料組合物而用于形成所 謂的單色（例如白色或黑色）的涂膜。
[0006] 近年來，出于節(jié)能的目的，已考慮省略在涂裝中涂涂料組合物之后進(jìn)行的加熱固 化步驟，且對依次包括下列步驟的3-涂1-烘法進(jìn)行研宄：涂裝中涂涂料組合物一預(yù)熱（初 步加熱）一涂裝底涂涂料組合物一預(yù)熱（初步加熱）一涂裝透明涂料組合物一加熱固化， 并對依次包括下列步驟的2-涂1-烘法進(jìn)行研宄：涂裝中涂涂料組合物一預(yù)熱（初步加 熱）一涂裝頂涂涂料組合物一加熱固化。
[0007] 從使有機(jī)溶劑揮發(fā)引起的環(huán)境污染最小化的角度，對于使用水性涂料組合物作為 中涂涂料組合物、底涂涂料組合物和頂涂涂料組合物的3-涂1-烘法或2-涂1-烘法存在 特別的需求。
[0008] 然而，在使用水性中涂涂料組合物和水性底涂涂料組合物的3-涂1-烘法中，以及 在使用水性中涂涂料組合物和水性頂涂涂料組合物的2-涂1-烘法中，在水性中涂涂料組 合物與水性底涂涂料組合物之間、在水性底涂涂料組合物與透明涂料組合物之間、或在水 性中涂涂料組合物與水性頂涂涂料組合物之間形成混合層。這可能導(dǎo)致所得的涂膜的平滑 度和鮮映性不足，因此這些已成為需要解決方案的問題。
[0009] 在省略了涂裝中涂涂料組合物之后進(jìn)行的加熱固化步驟的3-涂1-烘法和2-涂 1-烘法中，只進(jìn)行一個加熱固化步驟。與至今已知的涂裝方法相比對被涂物的表面狀態(tài) (即，不規(guī)則性）的遮蓋傾向于不足，這是如此嚴(yán)重的狀況。因此，在粗糙的情況下，例如尤 其當(dāng)被涂物（如電沉積涂裝的表面）的表面粗糙度大時，中涂涂料組合物的涂裝更容易受 被涂物影響。這些也已成為需要解決方案的問題，因?yàn)槠鋬A向于導(dǎo)致所得的涂膜的平滑度 和鮮映性不足。
[0010] 例如，專利文獻(xiàn)1公開了形成多層涂膜的方法，該方法采用了通過使用水性中涂 涂料組合物、水性底涂涂料組合物和透明涂料組合物的3-涂1-烘法形成多層涂膜的涂裝 方法，其中向已調(diào)節(jié)至具有特定固體含量的中涂涂膜涂裝特定的水性底涂涂料組合物，將 所得的該底涂涂膜調(diào)節(jié)至具有特定固體含量，向其上涂裝包含含羧基的化合物和聚環(huán)氧化 物的透明涂料組合物，并且在特定加熱條件下同時固化中涂涂膜、底涂涂膜和透明涂膜。然 而，由此涂膜形成方法獲得的多層涂膜可能具有不足的平滑度和鮮映性。
[0011] 為了抑制多層涂膜中的混合層并改進(jìn)成品外觀，例如專利文獻(xiàn)2公開了形成多層 涂膜的方法，所述方法采用了包括向被涂物依次涂裝水性第一著色涂料組合物、水性第二 著色涂料組合物和透明涂料組合物并且同時加熱固化多層涂膜中的所得三層的3-涂1-烘 法，其中水性第一著色涂料組合物（X)包含丙烯酸樹脂（A)、固化劑（B)和聚氨酯樹脂乳液 (C)，并且在涂裝第二底涂之前由水性第一著色涂料組合物（X)形成的第一著色涂膜具有 100%以下的水膨脹率且具有300%以下的有機(jī)溶劑膨脹率。然而，由此涂膜形成方法獲得 的多層涂膜可能具有不足的平滑度和鮮映性。
[0012] 此外，例如專利文獻(xiàn)3公開了包含丙烯酸樹脂（A)、固化劑（B)和聚氨酯樹脂乳液 (C)的水性涂料組合物，該聚氨酯樹脂乳液是用包括聚異氰酸酯組分（包括脂環(huán)族二異氰 酸酯）和聚碳酸酯二醇組分（其由二醇組分獲得，該二醇組分包含具有6個以上碳原子的 含亞環(huán)烷基的脂環(huán)族二醇）的組成組分而制備的。
[0013] 專利文獻(xiàn)3還公開了形成多層涂膜的方法，所述方法采用了包括向被涂物依次涂 裝水性第一著色涂料組合物、水性第二著色涂料組合物和透明涂料組合物且同時加熱固化 多層涂膜中的所得三層的3-涂1-烘法，其中將上述水性涂料組合物用作水性第一著色涂 料組合物。作為水性第一著色涂料組合物的優(yōu)選實(shí)施方案，專利文獻(xiàn)3公開了涂料組合物 還包含特定的低聚物。然而，用此涂膜形成方法改進(jìn)成品外觀（在平滑度、鮮映性等方面） 的效果可能是不足的。
[0014] 為了通過抑制涂膜內(nèi)應(yīng)力來阻止多層涂膜中的混合層并改進(jìn)多層涂膜的成品外 觀，例如專利文獻(xiàn)4公開了形成多層涂膜的方法，所述方法采用了包括同時烘烤固化中涂 涂膜、底涂涂膜和透明涂膜的步驟的3-涂1-烘法，其中用于形成中涂涂膜的水性中涂涂料 組合物包含特定的丙烯酸樹脂乳液、完全烷基-醚化的三聚氰胺樹脂和碳二亞胺化合物， 并且用于形成底涂涂膜的水性底涂涂料組合物包含特定的丙烯酸樹脂乳液和特定的聚醚 多元醇。在此涂膜形成方法中，嘗試了通過抑制中涂涂膜的內(nèi)應(yīng)力而阻止中涂涂膜與底涂 涂膜之間的混合層。然而，通過此方法獲得的多層涂膜可能具有不足的成品外觀。
[0015] 引用列表
[0016] 專利文獻(xiàn)
[0017] 專利文獻(xiàn) 1 :JP2009-028576A
[0018] 專利文獻(xiàn) 2 :W02010/082607
[0019] 專利文獻(xiàn) 3 :JP2010-215885A
[0020] 專利文獻(xiàn) 4 :JP2009-262002A
[0021] 發(fā)明概述
[0022] 技術(shù)問題
[0023] 本發(fā)明的目的是提供透明涂料組合物，當(dāng)向被涂物依次涂裝水性第一著色涂料組 合物、水性第二著色涂料組合物和透明涂料組合物，并同時固化所得的涂膜以形成多層涂 膜時，該透明涂料組合物可以形成不易受被涂物的表面粗糙度影響、具有優(yōu)異的對被涂物 的表面狀態(tài)（即，不規(guī)則性）的遮蓋并呈現(xiàn)出優(yōu)異的平滑度、鮮映性和耐候性的多層涂膜； 以及使用該透明涂料組合物形成多層涂膜的方法。
[0024] 問題的解決方案
[0025] 本發(fā)明人進(jìn)行了大量研宄以實(shí)現(xiàn)上述目的，并發(fā)現(xiàn)在通過3-涂1-烘法形成多層 涂膜的涂裝方法中，在透明涂料組合物中加入特定的多元醇高度有效地改進(jìn)了對被涂物的 表面狀態(tài)（即，不規(guī)則性）的遮蓋，且當(dāng)將包含含羧基的化合物（A)、聚環(huán)氧化物（B)和特定 的多元醇（C)的涂料組合物用作透明涂料組合物時，可以實(shí)現(xiàn)上述目的?；谶@些發(fā)現(xiàn)完 成了本發(fā)明。
[0026] 更具體地，本發(fā)明提供了一種涂料組合物，其在形成多層涂膜的方法中用作透明 涂料組合物（Z)，所述方法包括在被涂物上依次進(jìn)行下列步驟（1)至（4):
[0027] (1)涂裝水性第一著色涂料組合物（X)以形成第一著色涂膜；
[0028] (2)向步驟（1)中形成的所述第一著色涂膜涂裝水性第二著色涂料組合物（Y)以 形成第二著色涂膜；
[0029] (3)向步驟（2)中形成的所述第二著色涂膜涂裝透明涂料組合物（Z)以形成透明 涂膜；以及
[0030] (4)同時加熱固化在步驟（1)至步驟（3)中形成的所述第一著色涂膜、所述第二著 色涂膜和所述透明涂膜，
[0031] 所述涂料組合物的特征在于，
[0032]所述涂料組合物包含含羧基的化合物（A)、聚環(huán)氧化物（B)和數(shù)均分子量為300至 1，500的多元醇（C)，所述多元醇（C)為選自含聚氧化烯的多元醇（C1)和聚碳酸酯多元醇 (C2)中的至少一種。
[0033] 此外，本發(fā)明提供了一種形成多層涂膜的方法，其特征在于，所述方法包括在被涂 物上進(jìn)行下列步驟（1)至（4):
[0034] (1)涂裝水性第一著色涂料組合物（X)以形成第一著色涂膜；
[0035] (2)向步驟（1)中形成的所述第一著色涂膜涂裝水性第二著色涂料組合物（Y)以 形成第二著色涂膜；
[0036] (3)向步驟（2)中形成的所述第二著色涂膜涂裝作為透明涂料組合物（Z)的上述 涂料組合物以形成透明涂膜；以及
[0037] (4)同時加熱固化在步驟（1)至步驟（3)中形成的所述第一著色涂膜、所述第二著 色涂膜和所述透明涂膜。。
[0038] 此外，本發(fā)明提供了物品，其特征在于，所述物品通過上述形成多層涂膜的方法而 涂裝。
[0039] 發(fā)明的有益效果
[0040] 認(rèn)為的是，因?yàn)楸景l(fā)明的涂料組合物中的多元醇具有低分子量，所以可以改進(jìn)多 層涂膜在固化過程中的熱流動性，并提高對被涂物的遮蓋，因此有效降低被涂物的表面狀 態(tài)（即，不規(guī)則性）的影響（其導(dǎo)致成品外觀受損）；因此，可以通過3-涂1-烘法提供具 有優(yōu)異的成品外觀（在平滑度和鮮映性等方面）的多層涂膜。
[0041] 未存在于第一著色涂膜或第二著色涂膜中而存在于透明涂膜中的多元醇實(shí)現(xiàn)了 極其顯著的效果。
[0042] 多元醇具有羥基，其是可交聯(lián)官能團(tuán)，并具有優(yōu)異的反應(yīng)性。因此，從耐候性等方 面的涂膜性能的角度，多元醇也是優(yōu)選的?？赏ㄟ^例如增加基體樹脂的羥值的優(yōu)選實(shí)施方 案來進(jìn)一步提高涂膜性能。
[0043] 如上所述，因?yàn)橘x予了對被涂物的表面狀態(tài)（即，不規(guī)則性）的優(yōu)異的遮蓋，本發(fā) 明的涂料組合物能夠在采用3-涂1-烘法的涂膜形成方法中形成具有優(yōu)異的平滑度和鮮映 性以及優(yōu)異的耐候性的多層涂膜。
[0044] 實(shí)施方案描述
[0045] 以下詳細(xì)描述本發(fā)明的涂料組合物以及形成涂膜的方法。
[0046] 本發(fā)明的涂料組合物（以下可稱為"本涂料組合物"）為在形成多層涂膜的方法中 用作透明涂料組合物（Z)的涂料組合物，該方法包括在被涂物上依次進(jìn)行下列步驟（1)至 (4)：
[0047] (1)涂裝水性第一著色涂料組合物（X)以形成第一著色涂膜；
[0048] (2)向步驟（1)中形成的第一著色涂膜涂裝水性第二著色涂料組合物（Y)以形成 第二著色涂膜；
[0049] (3)向步驟（2)中形成的第二著色涂膜涂裝透明涂料組合物（Z)以形成透明涂膜； 以及
[0050] (4)同時加熱固化在步驟（1)至（3)中形成的第一著色涂膜、第二著色涂膜和透明 涂膜，
[0051] 該涂料組合物包含含羧基的化合物（A)、聚環(huán)氧化物（B)和數(shù)均分子量為300至 1，500的多元醇（C)，該多元醇（C)為選自含聚氧化烯的多元醇（C1)和聚碳酸酯多元醇 (C2)中的至少一種。
[0052] 本發(fā)_的涂料組合物
[0053] 含羧基的化合物（A)
[0054] 含羧基的化合物（A)在分子中包含羧基，且具有通常為50mgKOH/g至500mgKOH/ g、優(yōu)選 80mgKOH/g至 300mgKOH/g的酸值。
[0055] 含羧基的化合物（A)的實(shí)例包含下列聚合物（1)至（3)和化合物（4)。聚合物（1) 至（3)和化合物（4)可單獨(dú)使用或以組合形式使用。
[0056] 聚合物（1):在分子中包含半-酷化的酸酐基閉的聚合物
[0057] 本文所用術(shù)語"半-酯化的酸酐基團(tuán)"意指包含羧基和羧酸酯基團(tuán)的基團(tuán)，其是由 向酸酐基團(tuán)添加脂肪族一元醇以進(jìn)行開環(huán)（即，半-酯化）而獲得的。下文中，半-酯化的 酸酐基團(tuán)可簡稱為"半酯基團(tuán)"。
[0058] 聚合物（1)可容易地通過例如使含半酯基團(tuán)的不飽和單體與一種或多種其他可 聚合不飽和單體經(jīng)由常用方法共聚而獲得。聚合物（1)還可容易地通過利用含酸酐基團(tuán)的 不飽和單體代替含半酯基團(tuán)的不飽和單體以相似方式進(jìn)行共聚、然后半酯化酸酐基團(tuán)而獲 得。
[0059] 含酸酐基團(tuán)的不飽和單體的實(shí)例包括馬來酸酐、衣康酸酐等。含半酯基的不飽和 單體的實(shí)例包括通過半-酯化含酸酐基團(tuán)的不飽和單體中的酸酐基團(tuán)而獲得的那些。如上 所述，半-酯化可在共聚反應(yīng)之前或可在共聚反應(yīng)之后進(jìn)行。
[0060] 可用于半-酯化作用的脂肪族一元醇的實(shí)例包括低分子量一元醇，例如甲醇、乙 醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、叔丁醇、乙二醇單甲醚和乙二醇單乙醚?？赏ㄟ^常用方法、例如 在室溫到80°C的溫度下、使用叔胺作為催化劑（如有需要的話），進(jìn)行半_酯化。
[0061] 其他可聚合不飽和單體的實(shí)例包括含羥基的不飽和單體、（甲基）丙烯酸酯、乙烯 醚或烯丙醚、烯烴化合物和二烯化合物、含烴環(huán)的不飽和單體、含氮的不飽和單體、含可水 解的烷氧基甲硅烷基的丙烯酸類單體等。
[0062] 如本文所使用，（甲基）丙烯酸酯是丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的上位術(shù)語；并且 (甲基）丙烯酸是丙烯酸和甲基丙烯酸的上位術(shù)語。
[0063] 含羥基的不飽和單體的實(shí)例包括：丙烯酸或甲基丙烯酸的C2_8羥烷基酯，例如（甲 基）丙烯酸-2-羥乙酯、（甲基）丙烯酸-3-羥丙酯和（甲基）丙烯酸羥丁酯；聚醚多元醇 (例如