涂覆塑料基材的方法

涂覆塑料基材的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用包含至少一种有机聚合物作为基料的水性涂覆剂涂覆塑料基材的方法，其中将所述涂覆剂施加至所述塑料基材的表面，然后固化，其特征在于在施加所述涂覆剂之前，对所述塑料基材进行预处理，其中所述预处理以所给顺序包括如下两个分开的步骤：(A)在60-160℃的周围温度下对塑料基材退火1-20分钟，(B)对根据步骤(A)预处理的塑料基材表面进行火焰处理；其中在步骤(A)结束至步骤(B)开始之间的时间为至多90分钟。本发明的另一主题为经涂覆的塑料基材，其特征在于其已根据本发明的方法涂覆。
【专利说明】涂覆塑料基材的方法
[0001]本发明涉及一种用水性涂料组合物涂覆塑料基材的方法。所述方法可用于例如机动车辆涂饰领域中，例如用于涂装机动车辆组件和机动车辆附件中。
现有技术
[0002]塑料已作为用于机动车辆组件以及机动车辆附件和安装在机动车辆内部或上部的组件的材料(用于内部和外部区域中)广泛用于机动车辆涂饰中。与其他材料相同，出于装饰原因(例如着色)和/或出于工业适用性(例如光稳定性和耐候性)的原因，用相应的涂料组合物对塑料进行涂覆或涂漆。高品质涂层的一个重要要求是其对基材表面的粘合性。作为公知常识的是，特别是对塑料(尤其是非极性塑料，例如呈纯形式或呈改性形式(例如通过添加乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM))的聚丙烯(PP)的涂覆或涂漆而言，在一些严重情况下，可能会发生对塑料基材的粘合性问题。为了使所述涂料组合物获得可接受的粘合性，通常对这些种类的非极性塑料进行表面活化预处理。最常用的方法是火焰处理、等离子体处理和电晕放电。出于改善粘合性的目的，同样已知的是使用增粘物质，尤其是氯化聚烯烃。所述增粘物质例如以增粘底漆的形式使用，所述增粘底漆包含增粘物质并在独立的涂覆操作中将其施加至塑料基材上。同样可能的是将增粘物质直接添加至涂覆组合物中，由此获得装饰和/或工业上合适的涂层。
[0003]即使在表面活化预处理的情况下，涂料组合物与塑料基材的粘合性也并非总是足够的，因此(例如)风化效应或机械应力会导致涂层从经涂漆的塑料组件上相继剥离。增粘物质的使用并非在每种情况下都能获得最佳的粘合性能。另一个因素是就环境角度而言，增粘物质，尤其是氯化聚烯烃的使用是非常不利的。当使用水性涂料组合物(其出于环境原因而日益广泛地用于塑料涂覆中)时，粘合问题恶化，尤其是在非极性塑料基材的涂漆中，这是由于两种介质一塑料基材和涂料组合物之间的极性差异所导致的。
[0004]专利申请DE19961983A1公开了一种用水基增粘涂料物质涂覆塑料，尤其是非极性塑料的方法，由所述方法获得的涂层显示出有效的粘合性。然而，在施加所述涂料物质之前，必须用至少一种特定的有机溶剂清洁塑料基材。在清洁之前，可在所述基材上实施热处理操作，所述操作的温度和时间条件据称为50-80°C和约30-90分钟。在清洁之后且在施加所述涂料物质之前，通常实施操作以使所述用于清洁的有机溶剂蒸发，时间为I小时或更多小时。此外，所述涂料物质包含至少一种增粘剂，尤其是氯化聚烯烃。
[0005]发明目的
[0006]本发明的目的是提供一种用水性涂料组合物涂覆塑料基材的方法，其能为塑料基材提供与所述塑料基材的优异粘合性的涂膜或漆膜。更特别地，通过本发明方法获得的涂层粘合性应显著优于施加至借助火焰处理的常规预处理的塑料基材上的漆膜。同时，本发明的目的是能避免使用增粘物质，尤其是氯化聚烯烃。尽管如此，此时应获得所述的优异粘合性质。此外，使用所述方法可获得上述性质，更特别地优异的粘合性，同时能使用与现有技术相比耗费较少时间的基材预处理。特别地，可省略用有机溶剂清洁基材表面的步骤。因此，就希望高生产率的 涂漆操作而言，使用所述方法可提供特别的优点。就此而言，特别值得注意的是汽车OEM涂饰领域。
[0007]本发明的成就
[0008]根据本发明，所述目的通过一种用水性涂料组合物涂覆塑料基材的方法实现，所述涂料组合物包含至少一种有机聚合物作为基料，其中将所述涂料组合物施加至塑料基材的表面，随后固化，其特征在于:
[0009]在施加所述涂料组合物之前，对所述塑料基材进行预处理，其中所述预处理以所述顺序包括如下两个分开的步骤:
[0010]⑷在60-160°C的周围温度下热处理塑料基材1-20分钟的时间；
[0011](B)对根据步骤⑷预处理的塑料基材表面进行火焰处理(beflammung)；
[0012]其中在步骤(A)结束至步骤(B)开始之间的时间为至多90分钟。
[0013]所述涂覆塑料基材的方法在下文中称为本发明方法。此外，本发明方法的优选实施方案将由下文描述变得显而易见。
[0014]已发现本发明方法或者相关的塑料基材的两步预处理获得了与塑料基材，尤其是非极性塑料基材具有优异粘合性的涂层。更特别地，获得的粘合性优于与仅通过火焰处理法预处理的塑料基材的粘合性。此外，无需在施加涂料组合物之前强制用有机溶剂清洁基材表面以获得有效的粘合。由于所述预处理仅花费很少的时间，因此所述方法尤其可用于其中高生产率是合乎需要且重要的涂漆操作中。就此而言，可提及例如汽车OEM涂饰。水性涂料组合物
[0015]作为本发明方法中的水性涂料组合物，可使用本领域技术人员所熟知的涂料组合物。所述涂料组合物包含至少一种有机聚合物作为基料。这些有机聚合物例如为本领域技术人员所已知的聚氨酯、聚酯和/或环氧树脂。同样可使用本身已知的聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯树脂(下文称为聚(甲基)丙烯酸酯树脂)。所述作为基料的有机聚合物优选进一步包含不同官能团以进行化学交联，其中优选羟基。优选使用优选包含羟基的聚氨酯、聚酯和/或聚(甲基)丙烯酸酯树脂作为基料。这些类型的有机聚合物和树脂例如描述于Rdmpp -Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, NewYork, 1998，第73-74页。所述有机聚合物或树脂在水中的分散性可通过本领域技术人员所熟知的措施实现。这些措施可包括通过引入包含例如羧酸根或磺酸根的单体而对所述有机聚合物进行离子改性。还可能的是借助例如聚甘油醚链而进行非离子改性，或者使用特定添加剂(随后将在下文中描述)，如分散剂，其实例为乳化剂。
[0016]所述有机聚合物可物理固化和/或化学固化，即化学交联。在后一情况下，所述有机聚合物可为自交联性的和/或外交联性的。这意味着在同一种有机聚合物中可存在在固化条件(例如加热)下反应并由此形成交联涂膜的互补官能团(自交联性)。然而，互补官能团也可存在于不同化合物中(外交联性)。
[0017]在外交联体系的情况下，除例如上文所述的树脂体系之外，存在于所述水性涂料组合物中的交联剂此外还为完全醚化和/或部分醚化的氨基树脂、单体和/或聚合物型多胺以及单体和/或聚合物型封闭和/或游离多异氰酸酯。就本发明方法而言，优选使用完全醚化和/或部分醚化的氨基树脂，尤其优选完全醚化和/或部分醚化的蜜胺-甲醛树脂。
[0018]合适的有机聚合物和单体，例如具有合适官能团(优选羟基)的合适聚氨酯、聚酯、聚(甲基)丙烯酸酯和/或环氧树脂以及任选的氨基树脂、多胺和/或多异氰酸酯的选择和组合根据所希望和/ 或要求的待制备涂料体系的性能进行。另一选择标准是所希望和/或要求的固化条件，更特别地是固化温度。该选择方式是本领域技术人员所已知的且可由本领域技术人员相应地改变。此处，可能性包括本来已知的单组分以及双组分涂料体系(就此而言,参见Riimpp -Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag,Stuttgart, New York, 1998,第274-276页以及第641-642页)。优选使用单组分体系。
[0019]就本发明方法而言，特别优选使用作为基料的至少一种羟基官能的聚氨酯、聚酯和/或聚(甲基)丙烯酸酯树脂与作为交联剂的至少一种完全醚化和/或部分醚化的蜜胺-甲醛树脂的组合。
[0020]所有成膜组分，更特别地是作为基料的所述至少一种羟基官能的聚氨酯、聚酯和/或聚(甲基)丙烯酸酯树脂与作为交联剂的所述至少一种完全醚化和/或部分醚化的蜜胺-甲醛树脂的比例有利地为10-90重量％，更特别地为15-60重量％，非常优选为20-50重量％，在每种情况下基于所述水性涂料组合物的总量。作为基料的树脂的比例和交联剂的比例(在每种情况下独立地考虑)有利地不低于3重量％，基于所述水性涂料组合物的总量。
[0021]所述水性涂料组合物可进一步包含至少一种常规且已知的着色和/或效应赋予性颜料。所述涂料组合物有利地包含至少一种颜料。
[0022]该类颜料的实例为无机基颜料，如二氧化钛、氧化铁和炭黑，或者常规金属颜料(实例为市售铝青铜、不锈钢青铜)和非金属效应颜料(实例为珠光颜料和干涉颜料)。也可使用有机基着色颜料，如偶氮颜料和酞菁颜料。所述涂料组合物中的颜料比例例如为
0-20重量％，优选为2-10重量％，在每种情况下基于所述水性涂料组合物的总量。所用颜料的性质和用量以本领域技术人员所熟知的方式选择，该选择由所要求或希望的涂料组合物性质决定。就此而言，作为补充，可参考RfilUpp-Lexikon Lacke und Druckfarben,Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York,1998,第 451 页。
[0023]除水之外，所述水性涂料组合物还可进一步包含有机溶剂。可存在例如脂族和/或芳族烃，如甲苯、二甲苯、溶剂石脑油、Solvesso 100、Shellsol A ;酮,如丙酮、甲基乙基酮或甲基戊基酮；酯，如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯或乙氧基丙酸乙酯；醚，如丁基乙二醇、二丙二醇甲基醚；醇，如乙基己醇、丁氧基丙醇、异丙醇或丁基二甘醇；或者上述溶剂的混合物。优选使用水溶混性有机溶剂。
[0024]所用的涂料组合物为水性的。“水性”特指不是仅包含作为溶剂的有机溶剂，而是还有基于水作为溶剂的涂料组合物，这是本领域技术人员所熟知的。就本发明而言，“水性”更特别地意指所述涂料组合物包含至少10重量％，优选至少20重量％，非常优选至少25重量％的水，在每种情况下基于所述涂料组合物的总量。特别优选地，“水性”应理解为意指除所述的“基于所述涂料组合物的总量为至少10重量％ (或至少20重量％或25重量％ )的水”这一要求之外，需要满足的另一要求是所述涂料组合物中的有机溶剂比例小于25重量％，更特别地小于20重量％，在每种情况下基于所述涂料组合物的总量。
[0025]此外，在所述水性涂料组合物中可存在本身已知的至少一种涂料添加剂。该类涂料添加剂例如但不仅仅为:
[0026]-消泡剂，
[0027]-反应性稀释剂，[0028]-聚合抑制剂，
[0029]-增滑添加剂，
[0030]-润湿剂，如硅氧烷、含氟化合物、羧酸单酯，
[0031]-催化剂，如含磷的酸性催化剂，其基于例如取代的膦酸二酯或取代的磷酸酯，
[0032]-流动调节剂，
[0033]-流变调节添加剂，
[0034]-分散剂，
[0035]-UV 稳定剂，
[0036]-填料，如二氧化硅、硅酸铝或硫酸钡，
[0037]-和/或阻燃剂。
[0038]这些种类的涂料添加剂可例如由不同供应商商购获得。特定添加剂的比例有利地不超过10重量％，更特别地不超过5重量％，特别优选不超过3重量％，在每种情况下基于所述水性涂料组合物的总量。优选所述水性涂料组合物基本不含氯化聚烯烃，更特别地基本不含任何增粘物质。就本发明而言，就任何具体物质而言的“基本不含”应理解为意指所述水性涂料组合物包含 不超过5重量％，更特别地不超过2.5重量％，特别优选不超过2.0重量％，非常优选不超过1.0重量％的所述物质，在每种情况下基于所述涂料组合物的总量。在一个尤其优选的实施方案中，所述水性涂料组合物完全不含氯化聚烯烃，更特别地完全不含任何增粘物质。
[0039]所述水性涂料组合物更特别地为水性底涂层材料。正如所已知的那样，底涂层材料是尤其可用于汽车涂饰，而且通常还用于工业涂覆以形成颜色赋予性涂层，更特别地作为例如塑料基材上的多道涂漆体系的一部分的颜色赋予性中间涂层的着色涂料组合物。然后，通常在由此形成的中间涂层上形成清漆层，由此获得多道涂覆体系。
[0040]就其方法而言，所述水性涂料组合物，更特别地水性底涂层材料的制备没有特别的特征，相反根据常规且已知的技术借助常规且已知的混合装置如搅拌釜或溶解器进行。
[0041]所用的塑料基材
[0042]待通过本发明方法涂覆或涂漆的塑料基材为常规的塑料基材，例如聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(TOR)、玻璃纤维增强的不饱和聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯硫醚(PPS)、聚甲醒(POM)、聚苯醚(PPE) (polyphenylenether)、聚苯醚(PPO)(polyphenyIenoxid)、聚服、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT) (poIybutadienterephthalat)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，聚烯烃如聚丙烯(PP)和用乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)改性的聚丙烯(PP)。就此而言，可能的还有包含所述的各种塑料，因此为这些塑料的混合物的塑料基材。
[0043]本发明方法可特别有利地用于涂覆非极性塑料，尤其是例如聚烯烃如PP和用EPDM级分改性的PP。用EPDM改性PP基本上用于使所述塑料弹性化，且尤其还具有决定可涂漆性的作用。在低EPDM比例下，可涂漆性或粘合性通常较差。仅具有约20-25重量％的EPDM比例的塑料通常为称为不再难以涂漆的塑料。然而，本发明方法可非常特别有利地用于涂漆具有例如不高于25重量％，更特别地不高于20重量％的低EPDM比例的聚丙烯/EPDM塑料。
[0044]所述塑料基材可为简单的塑料板。然而，作为基材还可为由塑料制成的车身或特定的机动车辆组件，以及机动车辆附件和用于安装在机动车辆内部或上部的机动车辆组件(用于机动车辆内部区域和机动车辆外部区域)。
[0045]塑料基材的预处理
[0046]在施加所述水性涂料组合物之前，作为本发明方法的一部分，对所述待涂覆的塑料基材进行预处理，所述预处理包括先后实施的两个分开的步骤(步骤(A)和步骤(B))。所述预处理优选由这两个步骤构成。更特别地，这意指优选不存在其他特定的预处理步骤，例如用有机溶剂清洁或者用光化辐射处理基材表面。除所述两个步骤(A)和(B)之外，仅运输、储存和/或叠放所述基材。
[0047]在步骤(A)中，将相应的塑料基材在60-160 °C，优选70-120 °C，更有特别地75-900C的周围温度下热处理。所述热处理实施1-20分钟，优选3-8分钟，更特别地4_6分钟的时间。
[0048]就本发明而言，热处理是指将材料或制品在与室温相比为提高的特定周围温度下储存特定时间，在此期间所述材料保持其初始形状且不发生变形。就本发明而言，所述材料或制品为塑料基材，例如塑料板或上文所定义且旨在用于机动车辆制造中的塑料组件。就本发明而言，周围温度是室内或塑料基材所处的周围环境(换言之，此时塑料基材例如储存于其中或者以任何方式在其中运动、工作或处理)所具有的温度。就本发明而言，室温意指10-30°C，更特别地15-25°C，尤其是20°C的周围温度。
[0049]就本发明而言，所述热处理例如在具有可密闭门的强制通风烘箱中进行。必须确保如下主导条件，即所述塑料基材整体上暴露于与室温相比为升高的周围温度(即，就本发明而言60-160°C的温度)下。优选所述周围温度仅由于例如暂时打开所述强制通风烘箱的可密闭门而波动，这是因为该打开允许在烘箱空间和外部空间之间发生热交换，且在该门闭合之后，烘箱中的温度仅在特定时间之后再次回复至预定的周围温度。
[0050]在所希望或要求的热处理时间结束之后，从所述具有与室温相比为提高的周围温度的密闭空间中取出塑料基材，因此就本发明方法而言的基材预处理的第一部分(步骤(A))结束。
[0051]正如上文所述的那样，不言而喻，所述塑料基材保持其初始形状且不由于所述热处理操作的原因而发生变形。此时，必须对热处理温度以及可能的话热处理时间，更特别地温度加以选择，以使得所述塑料基材不在热处理期间加热至其发生变形的程度。本领域技术人员在任何情况下均知晓塑料基材发生变形或者所述材料发生软化时的温度。因此，可毫无问题地对合适的条件加以改变以适于手头的相应情况。
[0052]如上文已述的那样，在60-160°C的周围温度下，但更特别地在不高于如下温度一即比所用具体塑料基材的维卡软化温度低至少5°C，更特别有利地低至少10°C的周围温度一下对所述塑料基材进行热处理。热处理期间的周围温度涉及维卡软化温度的该优选实施方案当然受到维卡软化温度为至少65°C的那些塑料基材的限制，因此在任何情况下均可实现本发明步骤㈧中所观察到的60-160°C的周围温度。
[0053]根据DIN EN IS0306，维卡软化温度定义为向针施加10牛顿的力且将塑料材料以500C /小时的加热速率加热时，面积为1mm2的圆形平头针尖刺入该塑料材料达Imm深度时
的温度。
[0054]在步骤(B)中，对根据步骤(A)预处理的塑料基材进行火焰处理。可对整个表面或仅对部分表面进行火焰处理。火焰处理意指本领域技术人员所已知的定义。因此，火焰处理是指使火焰的氧化部分作用于材料或制品(此处为塑料基材)的表面上的程序。在通过塑料基材的火焰中或者在火焰的氧化部分中存在未被燃烧所消耗的氧气、由周围扩散至热火焰中的氧气和典型的燃烧产物(例如C02、H2O)，其部分呈活化形式。这些反应性非常高的基团(例如O、0H)能使表面处的长链塑料分子断裂并连接至断裂点上。这导致在分子中形成极性部分，由此改变所述基材的(例如)极性、表面张力和润湿性。作为补充，可参见Minpp -Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, NewYork, 1998，第 59 页。
[0055]火焰可使用本领域技术人员所熟知的典型燃烧处理设备产生，如手动燃烧处理设备、隧道燃烧处理装置(durchlaufbeflammungsanlagen)和机器人控制的燃烧处理装置。所述设备和装置可根据待燃烧处理基材的结构特性和所需的生产率选择。例如，手动燃烧处理设备往往用于在相当少件数的仅小批料需要燃烧处理的领域中。当需要对较多件数的塑料基材进行预处理时(例如在汽车OEM涂饰中)，可借助传送带使需要燃烧处理的塑料片材通过固定安装的燃烧处理设备。同样可借助机器人控制的燃烧处理装置对复杂形状的组件进行预处理。通常所用的燃烧处理设备和燃烧处理装置可例如获自KirchgassnerElektrotechnik 公司。
[0056]燃烧处理所特有的参数为火焰与所述组件或材料表面(燃烧区)之间的距离、暴露于火焰中的时间和火焰设定参数(燃料气/空气混合比)。这些参数是本领域技术人员所熟知的，且可根据手头所主导的情况无需高成本或复杂度而验证和/或优化。就本发明而言，特别有利的 是用丙烷/空气或甲烷/空气混合物实施燃烧处理，相应的燃料气/空气体积比为1/15-1/40。所述燃料气/空气混合物，更特别地丙烷/空气或甲烷/空气混合物的通量可例如为250-600L/min，这取决于所选的具体燃烧处理装置的类型和尺寸。
[0057]基材/火焰距离有利地处于通常选择的范围之内，更特别地为0.01-15cm，特别有利地为0.l_12cm，非常优选为0.5-10cm。
[0058]所述塑料基材上的火焰暴露时间同样处于本领域技术人员所已知的范围之内，且可由本领域技术人员根据手头的具体情况加以改变。暴露时间可例如为0.01-0.5秒，优选为0.02-0.2秒，更特别地为0.02-0.1秒。
[0059]当待火焰处理的基材在例如传送带、运送带上或者借助可移动机器人臂传送、借助由真空泵产生的减压吸取基材通过固定安装的燃烧处理装置时，根据本发明优选的变型，所述传送带的带速或者所述机器人臂的速度以及所述燃烧处理装置的燃烧区宽度一意指火焰能作用于基材上的区域的宽度一有利地以使得火焰暴露时间处于上述范围之内的方式加以选择。
[0060]火焰处理可在一个火焰处理步骤中进行。然而，也可在火焰处理循环中进行多次火焰处理，此时更特别地实施2-10个，更优选2-5个独立的火焰处理步骤，在每种情况下均根据上文所述的方法进行。此时，各火焰处理步骤之间的时间原则上可自由选择；更特别地，各火焰处理步骤彼此紧前后相继地进行，这意指前后相继的时间为1-120秒，优选为
1-60秒，非常优选为1-30秒。
[0061]对本发明而言，必要的是步骤(A)结束至步骤(B)开始之间的时间不超过90分钟，优选为1-60分钟，更优选为4-40分钟，非常优选为5-20分钟。[0062]当在具有多个火焰处理步骤的火焰循环中实施火焰处理(步骤(B))时，步骤(A)结束至步骤(B)开始之间的时间意指直至步骤(B)的火焰处理循环的第一火焰处理步骤开始时的时间。
[0063]在塑料基材上形成涂层
[0064]所述水性涂料组合物施加至如上文所述预处理的塑料基材可通过所有常规施加技术进行，例如喷涂、刮涂、铺展、倾注、浸涂、浸溃、滴流或辊涂，优选借助喷涂施加。在该施加期间，待涂覆的塑料基材本身可静止，而施加设备或装置运动。或者，待涂覆的基材可运动，而施加装置相对于基材静止或者以合适的方式运动。优选使用喷涂法，如压缩空气喷涂(气动施加)、无空气喷涂、高速旋转、静电喷涂(ESTA)，任选连同热喷涂如热空气喷涂一起。
[0065]显然，所述水性涂料组合物的施加在预处理之后进行。预处理结束至施加开始之间的时间有利地为5分钟至24小时，非常优选为20-120分钟。
[0066]将施加至塑料基材上的水性涂料组合物固化，由此形成涂层。施加的水性涂料组合物的固化方法没有特别之处，而是根据常规且已知的技术进行，例如在强制通风烘箱中加热或者用IR灯照射。在辐射固化体系的情况下，也可借助例如UV辐射进行光化固化。固化条件，更特别地固化温度例如取决于所用塑料基材的温度敏感性，且还取决于所用的水性涂料组合物一例如根据所用的具体水性涂料组合物是否包含自交联性或外交联性基料和任选的交联剂。因此，固化可例如在室温下，或者在例如40-120°C，优选60-90°C的升高的温度下进行。固化阶段的时间也单独选择，且取决于各种因素，包括上文已述的那些(例如基料和/固化温度的选 择)。固化可例如进行5-120分钟，优选10-40分钟的时间。在固化之前，也可任选存在闪蒸阶段或者预干燥阶段，其例如在室温下进行1-60分钟。在特定基材和/或涂料组合物情况下所用的特定固化条件为公知常识的一部分，因此所述条件可由本领域技术人员改变和选择。
[0067]所述水性涂料组合物以常规且已知的膜厚施加，例如湿膜厚度为10-200微米，优选50-150微米。此时，固化后所得的干膜厚度例如为2-40微米，更特别地为5-20微米。
[0068]本发明进一步提供了一种经涂覆的塑料基材，其特征在于其已通过本发明的方法涂覆。
[0069]通过本发明方法在塑料基材上形成的涂层可为所述塑料基材上的唯一涂层，或者在通过本发明形成的涂层上可形成有其他涂层，由此形成过多道涂覆体系。此时，这意指本发明的经涂覆的塑料基材由多道涂覆体系涂覆。
[0070]在本发明的一个优选实施方案中，在通过本发明方法形成的涂层上施加其他涂料组合物并固化，并形成其他涂层。更特别地，这分别为清漆材料和清漆层。正如所已知的那样，清漆材料是随后施加且固化形成具有保护和/或装饰性能的透明涂层(清漆层)的涂料物质。保护性能意指例如抗划伤性和耐候稳定性，更特别地为UV稳定性。装饰性能的实例为良好的光泽。所用的清漆材料为塑料涂漆领域中常用的清漆材料，其选择和使用是本领域技术人员所已知的(就此而言，还参见Rft'mpp-Lexikon Lacke und Druckfarben,Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998,第 325 页)。所述其他涂料组合物，更特别地清漆材料的通用施加和固化技术对应于上文较早时对所述水性涂料组合物所述的那些。所述多道涂覆体系优选通过湿碰湿涂漆法形成。这意指将所述其他涂料组合物，更特别地清漆材料施加至所施加的水性涂料组合物上而不使后者事先单独固化。然后使所施加的两种涂料组合物一起固化，从而形成多道涂覆体系，更特别地形成两道涂覆体系。
[0071]所述其他涂料组合物，更特别地清漆材料以常规且已知的膜厚施加，例如湿膜厚度为50-250微米，优选为100-180微米。然后，在这种情况下，在固化后所得的干膜厚度例如为15-80微米，更特别地为25-50微米。
[0072]因此，总体来说，通过本发明方法涂覆的经涂覆塑料基材适于对美观和技术要求苛刻的机动车辆涂饰，更特别地汽车涂饰的领域。经涂覆的塑料基材，更特别地涂覆有多道涂覆体系的塑料基材可用作机动车辆组件、机动车辆附件和安装于机动车辆内部和上部的组件(用于机动车辆的内部区域和外部区域)。除所形成的涂层或多道涂覆体系的优异粘合性之外，此外还可获得良好且可变的装饰效果。
[0073] 此外，通过本发明 涂覆塑料基材的方法形成的涂层或漆膜具有优异的粘合性。此外，所述粘合性显著优于仅通过火焰处理常规预处理的塑料基材上的涂层的粘合性。
[0074]本发明方法的更特别有利的特征在于，在塑料基材的预处理中，无需任何独立的使用例如有机溶剂预先清洁塑料；相反，本发明的涂覆方法甚至在不进行该清洁下也能获得具有优异粘合性的涂层和漆体系。
[0075]借助下文实施例更详细地阐述本发明。
实施例
[0076]用不同的水性涂料组合物涂覆各种塑料基材，所述基材在每种情况下呈尺寸为10X10X0.3cm或100X 100X3cm的测试板形式。所用的塑料基材为不同的PP/EPDM共混物以及PC/ABS共混物。
[0077]A)塑料基材的预处理
[0078]1.)通过本发明方法预处理
[0079]步骤⑷:
[0080]将待涂覆的塑料板在80°C下热处理5分钟。为此，将所述板置于预热至80°C的可密闭烘箱中，将烘箱门闭合，在5分钟后，从烘箱中取出该板。
[0081]步骤⑶:
[0082]然后，使用市售自动火焰处理装置(获自Kirchgiissner Elektrotechnik)对经
热处理的塑料板在室温下进行火焰处理。所述火焰处理装置的火焰处理区宽度为3cm。将吸在机器人臂上的塑料板以450mm/s的带速垂直传送通过火焰,其中基材/火焰距离为7cm。所述火焰处理单元在1:25的丙烷/空气体积比、425L/min的燃料气/空气混合物通量下运行。火焰处理在一个火焰处理步骤中进行；换言之，火焰处理不在其特征在于多个独立火焰步骤的火焰处理循环中进行。步骤(A)结束至步骤(B)开始之间的时间为30分钟。
[0083]2.)对照预处理(A)
[0084]根据“ 1.)步骤(A) ”下所述的程序对其他塑料基材进行预处理。换言之，省略步骤⑶(火焰处理)。
[0085]3.)对照预处理(B)
[0086]根据“ 1.)步骤⑶”下所述的程序对其他塑料基材进行预处理。换言之，省略步骤㈧(热处理)。[0087]B)预处理塑料基材的涂覆
[0088]用于涂覆的水性涂料组合物为具有表1组成的水性底涂层材料。所述底涂层材料通过将表1所示的各组分在溶解器中合并且充分混合而制备。
[0089]表1所用水性底涂层材料的组成
[0090]
【权利要求】
1.一种用水性涂料组合物涂覆塑料基材的方法，所述涂料组合物包含至少一种有机聚合物作为基料，其中将所述涂料组合物施加至所述塑料基材的表面，随后固化，其特征在于: 在施加所述涂料组合物之前，对所述塑料基材进行预处理，其中所述预处理以所述顺序包括如下两个分开的步骤: (A)在60-160°C的周围温度下热处理塑料基材1-20分钟； (B)对根据步骤(A)预处理的塑料基材表面进行火焰处理； 其中在步骤(A)结束至步骤(B)开始之间的时间为至多90分钟。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于步骤(A)在70-120°C的周围温度下进行。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于步骤(A)实施3-8分钟的时间。
4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于步骤(A)在比所用的具体塑料基材的维卡软化温度低至少5°C的周围温度下进行。
5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于在步骤(A)结束至步骤(B)开始之间的时间为1-60分钟。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于在步骤(A)结束至步骤(B)开始之间的时间为5-20分钟。
7.根据权利要求1-6中任一项的方法，其特征在于所述塑料基材包括选自如下组的常规塑料:苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(TOR)、玻璃纤维增强的不饱和聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯硫醚(PPS)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPE)、聚苯醚(PPO)、聚脲、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，聚烯烃如聚丙烯(PP)和用乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)改性的聚丙烯(PP)，以及这些塑料的混合物。
8.根据权利要求1-7中任一项的方法，其特征在于所述塑料基材包括用乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)改性的聚丙烯(PP)作为塑料。
9.根据权利要求1-8中任一项的方法，其特征在于所述塑料基材包括用不高于25重量％比例的乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)改性的聚丙烯(PP)作为塑料。
10.根据权利要求1-9中任一项的方法，其特征在于所述水性涂料组合物包含至少一种有机OH官能的聚合物作为基料和至少一种选自完全醚化和/或部分醚化的氨基树脂、单体和/或聚合物型多胺和/或单体和/或聚合物型封闭和/或游离多异氰酸酯的交联剂，二者的总比例基于该涂料组合物的总量为15-60重量％。
11.根据权利要求1-10中任一项的方法，其特征在于所述水性涂料组合物包含至少一种OH官能的聚氨酯、聚酯和/或聚(甲基)丙烯酸酯树脂作为基料和至少一种完全醚化和/或部分醚化的蜜胺-甲醛树脂作为交联剂。
12.根据权利要求1-11中任一项的方法，其特征在于所述水性涂料组合物包含基于该涂料组合物的总量为至少20重量％的水。
13.根据权利要求1-12中任一项的方法，其特征在于所述水性涂料组合物为着色底涂层材料。
14.根据权利要求13的方法，其特征在于在施加所述着色底涂层材料之后，施加至少一种其他涂料组合物，并与所施加的底涂层材料一起固化，其中至少一种所述其他涂料组合物为清漆材料。
15.经涂覆的塑料基材，其特征在于其已通过根据权利要求1-14中任一项的方法涂覆。
16.根据权利要求15的经涂覆的塑料基材，其特征在于其用包含底涂层材料和清漆材料的多层涂 层涂覆。
【文档编号】C08J7/00GK103906798SQ201280052391
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年10月30日 优先权日:2011年10月31日
【发明者】A·安德森, F·拉卡 申请人:巴斯夫涂料有限公司