制备多层涂层的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及在金属基底上制备多层涂层的方法，其可以特别用于涂覆和修补涂覆 车身和车身部件。
【背景技术】
[0002] 由例如底漆（primer)、二道底漆（surfacer)、底涂层（basecoatlayer)和清漆 层（clearcoatlayer)构成的多层涂层是车辆涂覆和车辆修补涂覆中典型的涂层结构。 将整个多层涂层粘合到基底上是非常重要的。因此，底漆溶液和内涂层系统（undercoat systems)需要具有优良的粘合性和抗腐蚀性，其适用于对金属基底直接涂覆。
[0003] 目前大多数下至金属的修补涂覆方法使用基于聚乙烯基丁缩醛的洗涤底漆和双 组分聚氨酯二道底漆，以实现可接受的粘合性和良好质量的施加的膜。这些方法的主要缺 点是生产能力不足。通常要进行至少3-4小时的空气干燥直到能够对二道底漆进行磨砂和 能够开始进一步的操作。在较短的空气干燥时间之后进行磨砂可能导致膜仍过软过脆，这 另一方面提高了损伤新施加的油漆系统的风险。能够通过使用红外辐射或升高温度加速该 固化过程。但以这种方式加速该过程要消耗能量且必须能够得到固化设备。而且，随后施 加到具有高颜料/增量剂含量的双组分聚氨酯二道底漆上的水性底涂层通常较弱。此外， 洗涤底漆通常具有高含量的有机溶剂，由于环境的原因这是不适宜的。
[0004] 进一步的选择是使用快干聚脲表面组合物。然而，在将双组分聚脲二道底漆直 接施加到金属基底（特别是钢和铝基底）上时，粘合性通常较弱，经常会观察到粘合破 坏。在例如W0 2010/112157中公开了提高聚脲涂覆组合物对金属的粘合性的方案。TO 2010/112157公开了能够直接施加到金属表面上的具有低颜料含量的涂料组合物。该涂料 组合物包含聚天冬氨酸酯和硅烷官能的聚异氰酸酯。然而，为确保磨砂二道底漆良好的可 磨砂性所需的高颜料和增量剂含量能够使这些组合物对金属基底的粘合性变差。
[0005] 进一步地，DE10 2006 052 919公开了用于转化预处理金属表面的方法，其中用 包含磷酸盐和锌（II)离子和钛和/或锆化合物的磷化溶液对该金属化表面进行预处理。 DE103 22 446公开了用于抗腐蚀转化预处理金属表面的含水组合物。该组合物基于磷化 溶液且另外包含水溶性钛和锆化合物和一定量的游离氟离子。该经预处理的金属用于例如 汽车构造和造船中。
[0006] 迄今为止尚不能提供具有可接受的金属基底粘合性的可生产的二道底漆或粘合 底漆和二道底漆的可生产的组合，其在较短的空气干燥时间之后就能够磨砂且同时并未实 质影响其他重要的涂层性质。因此，本发明的目的是提供用于金属基底的多层涂覆和多层 修补涂覆的方法，其在空气干燥条件下提高了生产能力且产生了具有非常好的抗腐蚀性和 粘合性质（例如对金属基底令人满意的干湿粘合性以及层内粘合性）的涂层结构。多层涂 层的性质（例如可磨砂性、干燥性能）和整个涂覆过程的生产能力都不应当由此受到损害。 同时，该方法中所用的涂料组合物（特别是底漆和/或二道底漆）应当显著地有助于减少 整个油漆系统的V0C(挥发性有机化合物）排放。
【发明内容】
[0007] 本发明涉及用于多层涂覆金属基底的方法，特别是用于金属基底的多层修补涂覆 方法，包括以下步骤：
[0008] 1.用酸性含水组合物预处理待涂覆或修补涂覆的该金属基底，该酸性含水组合物 包括：
[0009] a)磷酸根离子和/或
[0010] b)至少一种水溶性的钛和/或锆化合物，和
[0011] c)水；
[0012] 2.可选地闪蒸该经预处理的金属基底；
[0013] 3.施加基于有机溶剂的二道底漆涂料组合物的二道底漆层，该二道底漆涂料组合 物包括：
[0014] A)至少一种聚天冬氨酸酯；
[0015] B)至少一种具有游离异氰酸酯基团的聚异氰酸酯交联剂；
[0016] C)颜料和/或增量剂；和
[0017] D)至少一种有机溶剂；以及
[0018] 4.固化该二道底漆层。
[0019] 令人惊奇地发现在施加上述限定的含水组合物与基于有机溶剂的聚脲二道底漆 的组合时能够克服现有技术方案的缺点。在不需要施加热的空气干燥条件下实现了生产能 力的实质提高。在修补涂覆过程开始之后仅80分钟就可以对二道底漆层的表面进行磨砂。 同时还实现了高的最终质量和耐久性以及对金属基底和随后施加的涂层（特别是水性底 涂层）的良好的粘合性。特别地，解决了该聚脲二道底漆单独以及与洗涤底漆的结合针对 金属修补的粘合问题。
【具体实施方式】
[0020] 下面将更详细地解释本发明。
[0021] 将认识到本发明为清楚起见在分别的实施方案的上下文内容中描述的某些特征 也可以相结合提供在单一的实施方案中。相反，本发明为清楚起见在单一的实施方案的内 容中描述的多个特征也可以分别地或以任意子组合方式提供。此外，除非内容有明确的相 反声明，单数形式的述及物也可以包括复数（例如"a"和"an"可以表示1个或1个或多 个）。
[0022] 此处和下文使用的术语"（甲基）丙烯酸的"应当表示甲基丙烯酸的或丙烯酸的。
[0023] 除非另行指出，此处述及的所有分子量（数均和重均分子量）都是通过GPC(凝胶 渗透色谱法）使用聚苯乙烯作为标准样并使用四氢呋喃作为液相洗脱液测定的。
[0024] 水基涂料组合物（water-basedcoatingcomposition)是其中在制备和/或施 加该涂料时使用水作为溶剂或稀释剂的涂料组合物。通常，水基涂料组合物可以包含基于 该涂料组合物的总重量计例如30-90wt%的水和可选的基于该涂料组合物的总重量计高达 30wt% (优选低于15wt% )的有机溶剂。
[0025] 有机溶剂基涂料组合物（organicsolvent-basedcoatingcomposition)是其中 在制备和/或施加该涂料时使用有机溶剂作为溶剂或稀释剂的涂料组合物。通常，溶剂基 涂料组合物包含基于该涂料组合物的总重量计例如20-90wt%的有机溶剂。
[0026] 底漆（primer)定义为总是形成涂料系统的第一涂层并用作基底和涂料系统之间 的粘合促进剂的涂料组合物。底漆施加在非常薄的涂层（例如2-8iim)中（例如参见"车 辆整修（VehicleRefinishing)"，FritzSadowski中的定义）。
[0027] 二道底漆（surfacer)定义为形成与顶涂层（topcoatlayer)接触的充填涂 料组合物。其产生对顶涂层的粘合，有助于防腐，充填不平坦处并防止顶涂层的"下陷 (sinkage) "和基底表面差异的"斑纹（marking) "。二道底漆施加在例如40-400ym的涂层 中（例如参见"车辆整修（VehicleRefinishing)"，FritzSadowski中的定义）。
[0028] 术语"预处理组合物"在此处和下文中应当用于如上限定的酸性含水组合物。
[0029] 下面更详细地解释依照本发明的方法的各个步骤。
[0030] 金属基底特别是车身和车身部件。适合的金属基底例如是汽车工业中已知的金属 基底，例如铁、锌、铝、镁、不锈钢或其合金。
[0031] 在该方法的步骤1中，用预处理组合物对待涂覆或修补涂覆的金属基底进行预处 理。特别是在修补涂覆方法的情况中，在用预处理组合物对金属基底预处理之前，如果需 要，能够以常规方式准备待修补涂覆的污损区域（例如车身或车身部件上的）。例如可以 通过清洁、磨砂和再清洁准备该污损区域以及可选的该污损区域和完好的现有涂层之间的 边界过渡区。能够用常规清洁剂（例如低V0C二道底漆清洁剂或硅酮去除剂（silicone remover))清洁经磨砂的修补表面。
[0032] 在可选的准备步骤之后，用包括a)磷酸根离子和/或b)水溶性的钛和/或锆化 合物和c)水的预处理组合物对该金属表面进行预处理。
[0033] 优选地，该预处理组合物包括相对于该预处理组合物的总量计l_25wt% (更优选 l-16wt% )的磷酸根离子和/或相对于该预处理组合物的总量以元素钛和锆计0. 3-3wt% (更优选〇.5-lwt%)的至少一种水溶性的钛和/或锆化合物。磷酸根离子能够以例如离 解的正磷酸和/或正磷酸盐（例如磷酸氢铵）的形式存在。
[0034] 水溶性的钛和/或锆化合物能够是例如：含钛和锆的络合氟代酸（titaniumor zirconiumcontainingcomplexfluoroacids),例如六氟代钦酸（hexafluorotitanium acid)和六氟代锫酸（hexafluorozirconiumacid),以及钛或锫的氟络合物（fluoro complexesoftitaniumorzirconium)，例如六