制備多層涂層的方法
【技術領域】
[0001] 本發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涂覆 車身和車身部件。
【背景技術】
[0002] 由例如底漆（primer)、二道底漆（surfacer)、底涂層（basecoatlayer)和清漆 層（clearcoatlayer)構成的多層涂層是車輛涂覆和車輛修補涂覆中典型的涂層結構。 將整個多層涂層粘合到基底上是非常重要的。因此，底漆溶液和內涂層系統（undercoat systems)需要具有優良的粘合性和抗腐蝕性，其適用于對金屬基底直接涂覆。
[0003] 目前大多數下至金屬的修補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，以實現可接受的粘合性和良好質量的施加的膜。這些方法的主要缺 點是生產能力不足。通常要進行至少3-4小時的空氣干燥直到能夠對二道底漆進行磨砂和 能夠開始進一步的操作。在較短的空氣干燥時間之后進行磨砂可能導致膜仍過軟過脆，這 另一方面提高了損傷新施加的油漆系統的風險。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溶劑，由于環境的原因這是不適宜的。
[0004] 進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，粘合性通常較弱，經常會觀察到粘合破 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金屬基底的粘合性變差。
[0005] 進一步地，DE10 2006 052 919公開了用于轉化預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該金屬化表面進行預處理。 DE103 22 446公開了用于抗腐蝕轉化預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。該經預處理的金屬用于例如 汽車構造和造船中。
[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的二道底漆或粘合 底漆和二道底漆的可生產的組合，其在較短的空氣干燥時間之后就能夠磨砂且同時并未實 質影響其他重要的涂層性質。因此，本發明的目的是提供用于金屬基底的多層涂覆和多層 修補涂覆的方法，其在空氣干燥條件下提高了生產能力且產生了具有非常好的抗腐蝕性和 粘合性質（例如對金屬基底令人滿意的干濕粘合性以及層內粘合性）的涂層結構。多層涂 層的性質（例如可磨砂性、干燥性能）和整個涂覆過程的生產能力都不應當由此受到損害。 同時，該方法中所用的涂料組合物（特別是底漆和/或二道底漆）應當顯著地有助于減少 整個油漆系統的V0C(揮發性有機化合物）排放。
【發明內容】
[0007] 本發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涂覆 方法，包括以下步驟：
[0008] 1.用酸性含水組合物預處理待涂覆或修補涂覆的該金屬基底，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.可選地閃蒸該經預處理的金屬基底；
[0013] 3.施加基于有機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的聚異氰酸酯交聯劑；
[0016] C)顏料和/或增量劑；和
[0017] D)至少一種有機溶劑；以及
[0018] 4.固化該二道底漆層。
[0019] 令人驚奇地發現在施加上述限定的含水組合物與基于有機溶劑的聚脲二道底漆 的組合時能夠克服現有技術方案的缺點。在不需要施加熱的空氣干燥條件下實現了生產能 力的實質提高。在修補涂覆過程開始之后僅80分鐘就可以對二道底漆層的表面進行磨砂。 同時還實現了高的最終質量和耐久性以及對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以及與洗滌底漆的結合針對 金屬修補的粘合問題。
【具體實施方式】
[0020] 下面將更詳細地解釋本發明。
[0021] 將認識到本發明為清楚起見在分別的實施方案的上下文內容中描述的某些特征 也可以相結合提供在單一的實施方案中。相反，本發明為清楚起見在單一的實施方案的內 容中描述的多個特征也可以分別地或以任意子組合方式提供。此外，除非內容有明確的相 反聲明，單數形式的述及物也可以包括復數（例如"a"和"an"可以表示1個或1個或多 個）。
[0022] 此處和下文使用的術語"（甲基）丙烯酸的"應當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準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例如30-90wt%的水和可選的基于該涂料組合物的總重量計高達 30wt% (優選低于15wt% )的有機溶劑。
[0025] 有機溶劑基涂料組合物（organicsolvent-basedcoatingcomposition)是其中 在制備和/或施加該涂料時使用有機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例如20-90wt%的有機溶劑。
[0026] 底漆（primer)定義為總是形成涂料系統的第一涂層并用作基底和涂料系統之間 的粘合促進劑的涂料組合物。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)"，FritzSadowski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。其產生對頂涂層的粘合，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)"，FritzSadowski中的定義）。
[0028] 術語"預處理組合物"在此處和下文中應當用于如上限定的酸性含水組合物。
[0029] 下面更詳細地解釋依照本發明的方法的各個步驟。
[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，用預處理組合物對待涂覆或修補涂覆的金屬基底進行預處 理。特別是在修補涂覆方法的情況中，在用預處理組合物對金屬基底預處理之前，如果需 要，能夠以常規方式準備待修補涂覆的污損區域（例如車身或車身部件上的）。例如可以 通過清潔、磨砂和再清潔準備該污損區域以及可選的該污損區域和完好的現有涂層之間的 邊界過渡區。能夠用常規清潔劑（例如低V0C二道底漆清潔劑或硅酮去除劑（silicone remover))清潔經磨砂的修補表面。
[0032] 在可選的準備步驟之后，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)水的預處理組合物對該金屬表面進行預處理。
[0033] 優選地，該預處理組合物包括相對于該預處理組合物的總量計l_25wt% (更優選 l-16wt% )的磷酸根離子和/或相對于該預處理組合物的總量以元素鈦和鋯計0. 3-3wt% (更優選〇.5-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),以及鈦或锫的氟絡合物（fluoro complexesoftitaniumorzirconium)，例如六