CN101035870B - 活化能射线固化性涂料组合物以及涂膜形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种活化能射线固化性涂料组合物以及使用它的涂膜形成方法,所述涂料组合物的特征在于,含有(A)聚合性不饱和化合物、(B)光聚合引发剂、(C)选自含氨基硅烷耦合剂和含巯基硅烷耦合剂的至少一种硅烷耦合剂、以及(D)选自铝螯合物和钛螯合物的至少一种螯合物。
Description
技术领域
本发明涉及活化能射线固化性涂料组合物以及涂膜形成方法。
背景技术
近年来,为了使汽车部件、汽车车身等轻量化,越来越多地使用铝基材作为其原材料。在汽车部件等的铝基材上,通常形成底层涂膜,根据需要形成中间涂膜和上层涂膜。该底层涂膜的形成,以往使用热固化性底层涂料,但目前正以缩减涂膜的固化工序以及减少热能为目的,研究活化能射线固化性底层涂料的应用。
日本特开平4-22474号公开了在汽车车身等金属基材上形成电沉积涂膜后,用含有具有乙烯性不饱和键的覆膜形成性树脂和光聚合引发剂的紫外线固化性底层涂料,形成底层涂膜,接着根据需要依次形成中间涂膜和上层涂膜的涂膜形成方法。
但是,与以往的热固化性底层涂料相比,上述紫外线固化性底层涂料,对于实施了磷酸锌处理、磷酸锆处理等表面处理的铝基材,存在对基材的粘着性差的问题。
发明内容
本发明的目的在于,提供对于实施了表面处理的铝基材,能够形成粘着性优良的涂膜的活化能射线固化性涂料组合物。
本发明的其他目的在于,提供使用上述活化能射线固化性涂料组合物的涂膜形成方法。
本发明人为了解决上述课题,进行了深入的研究,结果发现通过使用含有特定的硅烷耦合剂以及特定的螯合物组成的活化能射线固化性涂料组合物作为实施了表面处理的铝基材的底层涂料,可以解决上述课题,从而完成本发明。
本发明提供如下的活化能射线固化性涂料组合物以及涂膜形成方法。
1.一种活化能射线固化性涂料组合物,其特征在于,含有:
(A)聚合性不饱和化合物;
(B)光聚合引发剂;
(C)选自含氨基硅烷耦合剂和含巯基硅烷耦合剂的至少一种硅烷耦合剂;以及
(D)选自铝螯合物和钛螯合物的至少一种螯合物。
2.根据上述1所述的涂料组合物,其中,聚合性不饱和化合物(A)的数均分子量为50~3000。
3.根据上述1所述的涂料组合物,其中,硅烷耦合剂(C)的数均分子量为100~3000。
4.根据上述1所述的涂料组合物,其中,光聚合引发剂(B)的混合比例相对于100重量份的聚合性不饱和化合物为0.1~10重量份。
5.根据上述1所述的涂料组合物,其中,硅烷耦合剂(C)的混合比例相对于100重量份的聚合性不饱和化合物为0.1~20重量份。
6.根据上述1所述的涂料组合物,其中,螯合物(D)的混合比例相对于100重量份的聚合性不饱和化合物为0.1~10重量份。
7.根据上述1所述的涂料组合物,用于实施了表面处理的铝基材。
8.根据上述7所述的涂料组合物,其中,表面处理为磷酸锌处理或磷酸锆处理。
9.一种涂膜形成方法,是在实施了表面处理的铝基材上,形成底层涂膜或底层涂膜和中间涂膜后,再形成上层涂膜的涂膜形成方法,其特征在于,使用上述1所述的活化能射线固化性涂料组合物作为形成该底层涂膜的底层涂料。
10.根据上述9所述的涂膜形成方法,其中,表面处理为磷酸锌处理或磷酸锆处理。
活化能射线固化性涂料组合物
本发明的活化能射线固化性涂料组合物是含有聚合性不饱和化合物(A)、光聚合引发剂(B)、特定的硅烷耦合剂(C)以及特定的螯合物(D)的涂料组合物。
聚合性不饱和化合物(A)
聚合性不饱和化合物(A)在1个分子中具有1个以上的聚合性不饱和键,通过活化能射线照射聚合固化,从而形成涂膜。作为该化合物,优选1个分子中具有2~5个聚合性不饱和键的化合物。
作为聚合性不饱和化合物(A),可以单独使用1种或组合使用2种以上下面列举的化合物。
(1)(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯等(甲基)丙烯酸与碳原子数为1~22的一元醇的酯化物。
(2)乙二醇、丙二醇、丁二醇等碳原子数为2~20的醇类与(甲基)丙烯酸的单酯化物或二酯化物。
(3)马来酸、衣康酸、富马酸、中康酸等二羧酸,这些二羧酸的酐、半酯化物等改性物。
(4)(甲基)丙烯酸甲氧基丁酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸乙氧基丁酯等(甲基)丙烯酸的碳原子数为2~18的烷氧基烷基酯。
(5)(甲基)丙烯酸氨基乙酯、(甲基)丙烯酸-N,N-二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸-N,N-二乙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸-N-叔丁基氨基乙酯等氨基丙烯酸类单体。
(6)(甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-正丁氧甲基(甲基)丙烯酰胺、N-甲氧甲基(甲基)丙烯酰胺、N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺等丙烯酰胺类单体。
(7)(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等含有缩水甘油基的单体。
(8)苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲苯乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯酯、氯乙烯、N-乙烯基吡咯烷酮等乙烯化合物。
(9)通式Ph-O-(C2H4O)n-OCHC=CH2(式中,Ph表示可具有碳原子数在15以下的烷基的苯基。n为1~6的整数。)所表示的酚环氧乙烷改性丙烯酸酯。
(10)双酚A环氧乙烷改性二(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸环氧乙烷改性二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸单硬脂酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷环氧丙烷改性三(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸环氧乙烷改性三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷环氧乙烷改性三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、2摩尔的(甲基)丙烯酸加成在聚氨酯的两末端羟基上而得到的寡聚体、2摩尔以上的(甲基)丙烯酸加成在聚酯的末端羟基上而得到的寡聚体、含羟基的(甲基)丙烯酸酯单体加成在多官能团异氰酸酯化合物的异氰酸酯基上而得到的化合物等聚(甲基)丙烯酸酯类。
(11)ω-羧基聚己酸内酯单(甲基)丙烯酸酯、邻苯二甲酸单羟乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基-3-苯氧基丙基(甲基)丙烯酸酯等含羟基化合物的单(甲基)丙烯酸酯类。
(12)丙烯酸二聚物、2-乙基己基卡必醇(甲基)丙烯酸酯等其他的化合物。
在本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”是指“丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯”。
从溶解性优良的方面考虑,聚合性不饱和化合物(A)的数均分子量优选为50~3000左右,更优选为100~2000左右。
光聚合引发剂(B)
光聚合引发剂(B)通过活化能射线的照射,能促进聚合性不饱和化合物(A)的聚合反应、交联反应。
作为光聚合引发剂(B),例如可以列举安息香、安息香甲醚、安息香乙醚、2-甲基安息香、苯偶酰、苄基丙酮、二苯硫、一硫化四甲基秋兰姆、双乙酰、曙红、硫堇、米蚩酮、蒽、蒽醌、苯乙酮、α-羟基异丁酰苯、对异丙基-α-羟基异丁酰苯、α,α’-二氯-4-苯氧基苯乙酮、1-羟基-1-环己基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、苯甲酰甲酸甲酯、2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-吗啉代丙烯、噻吨酮、苯甲酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基甲酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-吗啉代丙酮、1,2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮、1,2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、二(环戊二烯基)-二(2,6-二氟-3-(吡咯基)钛)、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、二酰基氧化膦、(η5-2,4-环戊二烯-1-基)[(1,2,3,4,5,6-η)-(1-甲基乙基)苯]-铁(1+)-六氟氧化膦(1-)等。
作为光聚合引发剂,可以单独使用上述化合物的1种,也可以组合使用其中的2种以上。
从组合物的固化性优良的方面考虑,相对于100重量份的聚合性不饱和化合物(A),光聚合引发剂(B)的混合比例优选为0.1~10重量份左右,更优选为0.5~5重量份左右。
硅烷耦合剂(C)
硅烷耦合剂(C)能提高本发明组合物所形成的涂膜的粘着性,可以使用含氨基硅烷耦合剂和含巯基硅烷耦合剂。
含氨基硅烷耦合剂是分子中具有氨基的硅烷耦合剂,含巯基硅烷耦合剂是分子中具有巯基的硅烷耦合剂。作为硅烷耦合剂(C),可以使用下面列举的化合物的1种,或组合使用其中的2种以上。
作为含氨基硅烷耦合剂,例如可以列举N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷等。
作为含巯基硅烷耦合剂,例如可以列举γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷等。
上述各硅烷耦合剂都是单体型,但也可以使用上述之外的寡聚体型的硅烷耦合剂。通过使用寡聚体型的硅烷耦合剂,可以进一步提高涂膜的粘着性。
作为寡聚体型的硅烷耦合剂,可以使用市售品。作为市售品,例如可以列举“KP-390”(商品名,寡聚体型的含氨基硅烷耦合剂,数均分子量约为1500,信越化学株式会社制造)、“KP-391”(商品名,寡聚体型的含巯基硅烷耦合剂,数均分子量约为1700,信越化学株式会社制造)等。
作为硅烷耦合剂(C)的数均分子量,从提高涂膜的粘着性的方面考虑,通常优选为100~3000左右,更优选为1000~2000左右。
从提高涂膜的粘着性的方面考虑,相对于100重量份的聚合性不饱和化合物(A),硅烷耦合剂(C)的混合比例优选为0.1~20重量份左右,更优选为0.5~10重量份左右,进一步优选为1~5重量份左右。
螯合物(D)
螯合物(D)能够促进提高由本发明的组合物形成的涂膜的粘着性的硅烷耦合剂(C)的作用,可以使用铝螯合物和钛螯合物。作为螯合物(D),可以使用下面列举的化合物的1种,或组合使用其中的2种以上。
作为铝螯合物,例如可以列举异丙醇铝、单仲丁氧基二异丙醇铝、仲丁醇铝、乙醇铝、乙酰烷氧基二异丙醇铝、乙酰乙酸乙酯铝二异丙酸盐、三(乙酰乙酸乙酯)铝、烷基乙酰乙酸酯二异丙醇铝、单乙酰丙酮双(乙酰乙酸乙酯)铝、三(乙酰丙酮)铝、环状异丙基氧化铝等。
作为钛螯合物,例如可以列举二异丙氧基双(乙酰乙酸乙酯)钛、二异丙氧基双(乙酰丙酮)钛、二正丁氧基双(乙酰丙酮)钛等。
从提高涂膜的粘着性考虑,相对于100重量份的聚合性不饱和化合物(A),螯合物(D)的混合比例优选为0.1~10重量份左右,更优选为0.5~5重量份左右。
其他的成分
在本发明的涂料组合物中,除了必要成分(A)~(D)之外,可以根据需要添加感光剂、热聚合引发剂、涂膜形成性树脂等。
感光剂与光聚合引发剂并用以促进光聚合反应。作为这样的感光剂,例如可以列举三乙胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、4-二甲基氨基安息香酸甲酯、4-二甲基氨基安息香酸乙酯、4-二甲基氨基安息香酸异戊酯、安息香酸(2-二甲基氨基)乙酯、4,4’-二甲基氨基二苯甲酮等叔胺类化合物,三苯基膦等烷基膦类化合物,β-硫二甘醇等硫醇类化合物等。
热聚合引发剂能够促进没有经过活化能射线照射的部分或照射不充分的部分的底层涂膜等中含有的聚合性不饱和化合物通过加热而发生的聚合反应和交联反应。作为热聚合引发剂,例如可以列举过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、异丙苯过氧化氢、二异丙基苯过氧化氢、过氧化叔丁基苯甲酸酯、月桂基过氧化物、过氧化乙酰、过氧化叔丁基己酸-2-乙酯等过氧化物,α,α’-偶氮二异丁腈、偶氮双二甲基戊腈、偶氮二环甲腈等偶氮化合物等。
使用热聚合引发剂时,相对于100重量份的聚合性不饱和化合物(A),其混合比例优选为0.1~20重量份左右,更优选为0.5~10重量份左右。
作为涂膜形成性树脂,例如可以列举使具有以聚酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂等饱和键为骨架的官能团的基础树脂,与具有能与含羟基的(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、羟甲基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等基础树脂中的该官能团反应的官能团的乙烯类单体反应,将乙烯性不饱和键导入基础树脂中而得到的物质。
在本发明的涂料组合物中,也可以进一步根据需要,在不损害通过活化能射线照射的固化性的范围内,添加颜料、涂面调整剂、抗氧化剂、流动性调整剂、颜料分散剂等涂料用添加剂。
作为颜料,例如可以列举氧化钛、氧化锌、炭黑、镉红、钼红、铬黄、氧化铬、普鲁士蓝、钴蓝、偶氮颜料、酞菁颜料、喹吖啶酮颜料、异吲哚啉颜料、阴丹士林类颜料、苝类颜料等着色颜料,铝粉末、云母粉末、由氧化钛覆盖的云母粉末等金属颜料,滑石、粘土、高岭土、氧化钡、硫酸钡、碳酸钡、碳酸钙、硅石、矾土白等体质颜料。
使用颜料时,相对于100重量份的聚合性不饱和化合物(A),颜料的混合比例优选为1~150重量份左右,更优选为3~100重量份左右。
涂料的调制
本发明的涂料组合物,例如可以通过将聚合性不饱和化合物(A)、光聚合引发剂(B)、硅烷耦合剂(C)和螯合物(D),以及根据需要将感光剂、热聚合引发剂、涂膜形成树脂、颜料、涂料用添加剂等混合分散在有机溶剂中而调制。作为有机溶剂,例如可以列举烃类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂等。另外,也可以使用聚合性不饱和化合物(A)作为反应性稀释剂,调制无溶剂型涂料。
涂膜形成方法
本发明的涂料组合物可以通过在金属基材、塑料基材等被涂物上涂装、固化而形成固化涂膜。
本发明的涂料组合物可以优选作为在实施了磷酸锌处理、磷酸锆处理等表面处理的铝基材上涂装的涂料使用。
作为铝基材,没有特别的限制,例如可以列举铝车轮、铝车架等汽车部件,汽车外壳等。
铝车轮是客车、货车、4轮ATV、摩托车等的汽车用轮胎等的装配部件。作为铝车架的材质,通常由以铝作为主要成分,还含有镁、硅等的合金组成。
作为铝车架,以轻量性、可设计性等为目的,可以使用通过冲压、铸造等加工成型为任意形状的部件。而且,也可以使用混杂了经喷丸处理的凹凸状铸件表面、经切削的平滑面等的部件。
铝基材的表面处理通常由脱脂工序和化学转换工序组成,在脱脂后进行化学转换处理。
脱脂工序通常是进行碱性脱脂。碱性脱脂使用与碱性成分和表面活性剂并用的碱性水溶液,以浸渍法、喷射法等进行处理。作为碱性成分,例如可以使用苛性钠、硅酸钠、碳酸钠、磷酸钠等。
化学转换工序是以提高被涂物的耐腐蚀性等为目的,在通过脱脂工序净化的铝基材表面上形成金属盐覆膜的工序。当为铝基材时,通常用磷酸锌、磷酸锆等进行处理。
当将本发明的涂料组合物涂装在铝基材等被涂物上时,优选将涂料粘度调整到福特杯#4/20℃、15~60秒左右,固态成分含有率调整到40~100重量%左右,然后在被涂物上通过静电涂装、无空气喷涂、空气喷涂等方法进行涂装。该涂装膜厚以固化涂膜优选为10~60μm,更优选为15~40μm。
涂装的湿涂膜可以根据需要,加热到室温或100℃以下的温度,将涂膜中的有机溶剂蒸发除去之后,照射活化能射线使其固化。另外,也可以根据需要同时通过加热使其固化。
作为活化能射线,例如可以列举紫外线、太阳光、可见光、X射线、电子射线、离子射线等。
作为活化能射线,优选使用紫外线,作为其发生装置,例如可以列举水银灯、高压水银灯、超高压水银灯、氙灯、碳弧、金属卤化物灯、镓灯、化学灯、紫外线激光器灯。
另外,活化能射线的照射量可以根据其种类适当地决定。紫外线的照射量没有特别的限制,通常优选约在10~2000mJ/cm2左右的范围内。另外,电子射线优选以加速能50~300KeV左右、1~20Mrad左右的量照射。紫外线或电子射线的照射时间通常优选为0.5秒~5分钟左右。另外,在照射活化能射线使湿涂膜固化时,优选根据需要在氮气气氛下或二氧化碳气氛下进行。
本发明的涂料组合物,可以优选作为在实施了磷酸锌处理、磷酸锆处理等表面处理的铝基材上,用于形成底层涂膜的底层涂料组合物使用。而且,可以在使用本发明的涂料组合物形成的底层涂膜上,根据需要通过涂装中层涂料形成中层涂膜后,再涂装上层涂料形成上层涂膜,从而形成复层涂膜。
作为使用本发明的涂料的涂膜形成方法,是在实施了表面处理的铝基材上,形成底层涂膜或底层涂膜和中层涂膜后,再形成上层涂膜的涂膜形成方法,其中,作为形成该底层涂膜的底层涂料,优选使用本发明的活化能射线固化涂料组合物。
作为上述中层涂料,例如可以使用含有基础树脂、交联剂、着色颜料和溶剂的热固化性涂料。作为该基础树脂,例如可以列举具有羟基、羧基、硅醇基、环氧基等交联性官能团的丙烯酸树脂、聚酯树脂、醇酸树脂、氟树脂、聚氨酯树脂、含硅酮树脂等树脂。另外,作为交联剂,可以列举能与基础树脂具有的上述官能团反应的三聚氰胺树脂、尿素树脂、多异氰酸酯化合物、封闭型多异氰酸酯化合物、环氧化合物、环氧树脂、含羧基化合物、含羧基树脂、酸酐、含烷氧基硅烷基化合物、含烷氧基硅烷基树脂等。
作为着色颜料,例如可以列举氧化钛、氧化锌、炭黒、镉红、钼红、铬黄、氧化铬、普鲁士蓝、钴蓝、偶氮颜料、酞菁颜料、喹吖啶酮颜料、异吲哚啉颜料、阴丹士林类颜料、苝类颜料等通常的涂料用颜料。这些着色颜料的混合量可以根据涂膜所期望的色调等任意地选择。另外,作为溶剂,例如可以使用烃类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂等通常的涂料用有机溶剂和/或水。
中层涂料可以通过将这些成分混合分散而调制。其涂装时的固态成分浓度优选为40~70重量%左右,涂装时粘度优选为福特杯#4/20℃、15~30秒左右。
中层涂膜的涂装和固化可以通过公知的方法进行,例如在紫外线照射的底层涂膜上,用静电涂装、无空气喷涂、空气喷涂等涂装方法涂装调整好固态成分浓度和粘度的中层涂料。涂装膜厚以固化涂膜优选为5~50μm左右,更优选为10~30μm左右。涂装后,可以根据需要在60~80℃左右的温度下加热10分钟左右以使溶剂挥发,然后在约120~160℃下加热约10~40分钟,由此形成固化中层涂膜。另外,在该中层涂膜固化的同时,也可以使底层涂膜的未固化部分或不完全固化部分固化。
而且,作为中层涂料,以缩减涂膜固化工序等为目的,也可以使用活化能射线固化型的物质。作为活化能射线固化性中层涂料,可以使用公知的物质,用公知的方法涂装,只要能固化即可。
接着,在铝基材等被涂物上,用本发明的涂料形成的底层涂膜上或该底层涂膜和中层涂膜上,涂装上层涂料,从而形成上层涂膜。
作为上述上层涂料,例如可以使用单色涂料、金属涂料、透明涂料等上层涂料。而且,通过使用这些上层涂料的适当的组合,可以形成最终为单色或最终为金属色调的复层上层涂膜。
作为上述单色涂料,例如可以使用含有基础树脂、交联剂、着色颜料和溶剂的热固化性涂料。作为该基础树脂,例如可以列举含有羟基、羧基、硅醇基、环氧基等交联性官能团的丙烯酸树脂、聚酯树脂、醇酸树脂、氟树脂、聚氨酯树脂、含硅酮树脂等树脂。另外,作为交联剂,可以列举能与基础树脂具有的上述官能团反应的三聚氰胺树脂、尿素树脂、多异氰酸酯化合物、封闭型多异氰酸酯化合物、环氧化合物、环氧树脂、含羧基化合物、含羧基树脂、酸酐、含烷氧基硅烷基化合物、含烷氧基硅烷基树脂等。
作为着色颜料,例如可以列举氧化钛、氧化锌、炭黒、镉红、钼红、铬黄、氧化铬、普鲁士蓝、钴蓝、偶氮颜料、酞菁颜料、喹吖啶酮颜料、异吲哚啉颜料、阴丹士林类颜料、苝类颜料等通常的涂料用颜料。这些着色颜料的混合量可以根据涂膜所期望的色调等任意地选择。另外,作为溶剂,例如可以使用烃类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂等通常的涂料用有机溶剂和/或水。
单色涂料可以通过将这些成分混合分散而调制。其涂装时的固态成分浓度优选为40~70重量%左右,涂装时粘度优选为福特杯#4/20℃、15~30秒左右。
作为上述金属涂料,例如可以使用含有基础涂料、着色颜料、溶剂以及根据需要含有交联剂等的金属涂料。作为这些成分中的基础树脂、交联剂、着色颜料和溶剂,可以使用单色涂料中所列举的物质。另外,作为金属颜料,例如可以使用鳞片状氧化铝、云母、由金属氧化物覆盖表面的云母、云母状氧化铁等。金属涂料可以通过将这些成分混合分散而调制。其涂装时的固态成分浓度优选为15~40重量%左右,涂装时粘度优选为福特杯#4/20℃、12~25秒左右。
作为上述透明涂料,例如可以列举含有基础树脂、交联剂和溶剂,以及根据需要在不损害透明性的情况下混合着色颜料和金属颜料而组成的热固化涂料。作为这些成分中的基础树脂、交联剂、着色颜料和溶剂,可以使用单色涂料中所列举的物质。另外,对于金属颜料,可以使用金属涂料中所列举的物质。透明涂料可以通过将这些成分混合分散而调制。其涂装时的固态成分浓度优选为40~70重量%左右,涂装时粘度优选为福特杯#4/20℃、15~40秒左右。
作为使用单色涂料、金属涂料和透明涂料形成上层涂膜的方法,例如优选如下的方法。
(i)一层一烘方式的涂膜形成方法,在中层涂膜或紫外线照射的下层涂膜上,涂装单色涂料后加热固化。
(ii)两层一烘方式的涂膜形成方法,在中层涂膜上或紫外线照射的下层涂膜上,涂装单色涂料和透明涂料后,加热,使这两层上层涂膜同时固化。
(iii)两层一烘方式的涂膜形成方法,在中层涂膜上或紫外线照射的下层涂膜上,涂装金属涂料和透明涂料后,加热,使这两层上层涂膜同时固化。
在方法(i)中,在中层涂膜上或下层涂膜上,涂装单色涂料,使膜厚以固化涂膜为5~50μm左右,优选为10~30μm左右。作为涂装方法,可以采用静电涂装、无空气喷涂、空气喷涂等。接着,根据需要,在60~80℃左右的温度下加热10分钟左右使溶剂挥发,然后在120~160℃左右加热10~40分钟左右,使涂膜固化,由此可以形成单层上层涂膜。
在方法(ii)中,在中层涂膜上或下层涂膜上,涂装单色涂料,使膜厚以固化涂膜为5~50μm左右,优选为10~30μm左右。接着,根据需要在60~80℃左右的温度下加热10分钟左右使溶剂挥发后,涂装透明涂料,使膜厚以固化涂膜为10~80μm左右,优选为20~50μm左右。作为这些涂料的涂装方法,可以采用静电涂装、无空气喷涂、空气喷涂等。而且,根据需要在60~80℃左右的温度下加热10分钟左右使溶剂挥发后,在120~160℃左右加热10~40分钟左右,使单色涂膜和透明涂膜同时固化,由此可以形成两层上层涂膜。
在方法(iii)中,在中层涂膜上或下层涂膜上,涂装金属涂料,使膜厚以固化涂膜为10~50μm左右,优选为15~35μm左右。接着,根据需要在60~80℃左右的温度下加热10分钟左右使溶剂挥发后,涂装透明涂料,使膜厚以固化涂膜为10~80μm左右,优选为20~50μm左右。作为这些涂料的涂装方法,可以采用静电涂装、无空气喷涂、空气喷涂等。而且,根据需要在60~80℃左右的温度下加热10分钟左右使溶剂挥发后,在120~160℃左右加热10~40分钟左右,使金属涂膜和透明涂膜同时固化,由此可以形成两层上层涂膜。
上述方法(i)~(iii)中加热固化时,在上层涂膜固化的同时,也可以使底层涂膜或底层涂膜和中层涂膜的未固化或不完全固化部分固化。
另外,作为上层涂料,以提高基底隐蔽性和缩减涂膜固化工序为目的,也可以使用活化能射线固化型的物质。作为活化能射线固化性上层涂料,可以使用公知的物质,以公知的方法涂装,只要能固化即可。
发明效果
通过本发明,可以得到如下显著的效果。
(1)根据本发明的活化能射线固化性涂料组合物以及使用其作为底层涂料的涂膜形成方法,可以形成对于实施了磷酸锌、磷酸锆等表面处理的铝基材的粘着性优良的涂膜。
认为有提高对该进行了表面处理的铝基材的粘着性效果的原因如下:硅烷耦合剂中的硅烷基与表面处理的基材表面上存在的吸附水或羟基进行缩合反应而发挥固着效果,硅烷耦合剂中的氨基和巯基相对于该基材表面作为吸附性官能团起作用,螯合物使该缩合反应的活化能降低从而促进缩合反应等。
(2)本发明的活化能射线固化性涂料组合物具有活化能射线固化性,故而可以缩减涂膜固化工序并减少热能,而且与热固化性涂料组合物的情况相比,基底隐蔽性优良。
具体实施方式
下面,列举实施例和比较例,进一步具体地说明本发明。但是,本发明不受下述实施例的限定。在各例中,份和%都是重量基准。而且,膜厚均基于固化膜厚。
另外,涂膜性能试验,在实施例和比较例中,作为被涂物的铝基材,使用在长×宽×厚为300mm×100mm×2mm大小的铝板上进行碱性脱脂后,实施磷酸锌处理而得到的材料。
紫外线固化性涂料组合物的调制
实施例1
将使含羟基的丙烯酸单体(商品名“FA-2”,ダイセル化学公司制造)加成到3官能团异氰酸酯化合物(商品名“スミジユ一ルN-3300”,异氰脲酸酯型异氰酸酯化合物,住友バイエル公司制造)上而得到的寡聚体(数均分子量为1455,每分子有2个聚合性双键)30份、季戊四醇三丙烯酸酯30份、聚乙烯醇二丙烯酸酯40份、1-羟基环己基二苯甲酮(光聚合引发剂)0.5份、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(光聚合引发剂)3份、3-氨基丙基三羟甲基硅烷(含氨基硅烷耦合剂)5份、铝螯合物(商品名“プレンアクトAL-M”,乙酰烷氧基二异丙醇铝,川研フアインケミカル株式会社制造)5份、以及滑石1号(体质颜料,竹原化学工业株式会社制造)20份,在二甲苯和芳香族烃类溶剂(商品名“スワゾ一ル1500”、コスモ石油公司制造)的等重量混合溶剂中混合分散,将粘度调整为福特杯#4/20℃、25秒,得到紫外线固化性涂料组合物(I-1)。
实施例2
除了使用等量的3-巯基丙基三甲氧基硅烷(含巯基硅烷耦合剂)代替实施例1中的3-氨基丙基三甲氧基硅烷之外,进行与实施例1相同的操作,得到紫外线固化性涂料组合物(I-2)。
实施例3
除了使用等量的寡聚体型含氨基硅烷耦合剂(商品名“KP-390”,数均分子量约为1500,信越化学株式会社制造)代替实施例1中的3-氨基丙基三甲氧基硅烷之外,进行与实施例1相同的操作,得到紫外线固化性涂料组合物(I-3)。
实施例4
除了使用等量的寡聚体型含巯基硅烷耦合剂(商品名“KP-391”,数均分子量约为1700,信越化学株式会社制造)代替实施例1中的3-氨基丙基三甲氧基硅烷之外,进行与实施例1相同的操作,得到紫外线固化性涂料组合物(I-4)。
比较例1
除了使用等量的3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(含环氧基硅烷耦合剂)代替实施例1中的3-氨基丙基三甲氧基硅烷之外,进行与实施例1相同的操作,得到紫外线固化性涂料组合物(I-5)。
比较例2
除了使用等量的寡聚体型含环氧基硅烷耦合剂(商品名“KP-392”,数均分子量约为2500,信越化学株式会社制造)代替实施例1中的3-氨基丙基三甲氧基硅烷之外,进行与实施例1相同的操作,得到紫外线固化性涂料组合物(I-6)。
比较例3
除了使用等量的乙烯基三甲氧基硅烷(含乙烯基硅烷耦合剂)代替实施例1中的3-氨基丙基三甲氧基硅烷之外,进行与实施例1相同的操作,得到紫外线固化性涂料组合物(I-7)。
比较例4
除了使用等量的3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷(含异氰酸酯基硅烷耦合剂)代替实施例1中的3-氨基丙基三甲氧基硅烷之外,进行与实施例1相同的操作,得到紫外线固化性涂料组合物(I-8)。
涂膜性能试验1
在上述进行了表面处理的铝基材上,用空气喷涂分别涂装紫外线固化性涂料组合物(I-1)~(I-8),使其膜厚为35μm,在室温下放置3分钟,接着在80℃下预热3分钟。然后,用金属卤化物灯对预热的涂面照射30秒钟紫外线(峰顶波长为365nm),使照射量达到2000mJ/cm2,从而使涂膜固化,由此分别制成紫外线固化性涂料组合物(I-1)~(I-8)的涂装试验板。
用上述得到的各涂装试验板,按照下述方法对各自的铝基材进行涂膜粘着性的性能试验。
粘着性:对各试验板上的涂膜,用切刀直切到基材表面,制作100个大小为1mm×1mm的栅板,使胶粘玻璃纸带粘着在其表面,观察将其迅速剥离后的涂面,数出残留的栅板的数目。残留数目越多,粘着性越优良。
试验结果如表1所示。
表1
涂膜形成方法
实施例5
在上述进行了表面处理的铝基材上,用空气喷涂涂装作为底层涂料的实施例1中得到的紫外线固化性涂料组合物(I-1),使其膜厚为35μm,在室温下放置3分钟,接着在80℃下预热3分钟,然后用金属卤化物灯对该底层涂面照射30秒钟紫外线(峰顶波长为365nm),使照射量达到2000mJ/cm2,从而使涂膜固化。
接着,在该底层涂面上,用空气喷涂涂装中层涂料(II-1)(商品名“アミラツクTP-65-2グレ一”,关西涂料株式会社制造,聚酯树脂、三聚氰胺树脂类热固化型中层涂料),使其膜厚为25μm,在140℃下加热30分钟,使其固化。
在该中层涂面上,再用空气喷涂涂装上层涂料(III-1)(商品名“US300黒”,关西涂料株式会社制造,丙烯酸树脂、三聚氰胺树脂类热固化型上层单色涂料),使其膜厚为40μm,然后在140℃下加热30分钟,使其固化,得到涂装试验板。
实施例6
进行与实施例5完全相同的操作直到中层涂料的涂装及硬化,然后在该中层涂面上,依次用空气喷涂涂装上层涂料(III-2)(商品名“TB-510シルバ一”,关西涂料株式会社制造,丙烯酸树脂、三聚氰胺树脂类热固化型上层金属涂料),使其膜厚为15μm,接着,涂装上层涂料(III-3)(商品名“TC-71”,关西涂料株式会社制造,丙烯酸树脂、三聚氰胺树脂类热固化型上层透明涂料),使其膜厚为35μm,然后在140℃下加热30分钟,使这些涂膜同时固化,得到涂装试验板。
实施例7
除了使用实施例2中得到的紫外线固化性涂料组合物(I-2)代替实施例6中的紫外线固化性涂料组合物(I-1)之外,与实施例6同样操作,得到涂装试验板。
比较例5
除了使用比较例4中得到的紫外线固化性涂料组合物(I-8)代替实施例6中的紫外线固化性涂料组合物(I-1)之外,与实施例6同样操作,得到涂装试验板。
涂膜性能试验2
将上述实施例5~7和比较例5中制成的各涂装试验板在80℃下在蒸馏水中浸渍5小时,然后对于各试验板,对铝基材进行涂膜粘着性的性能试验。试验方法与上述涂膜性能试验结果1中所述的方法相同。试验结果如表2所示。
表2
实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 比较例5 | |
紫外线固化性涂料组合物 | I-1 | I-1 | I-2 | I-8 |
中层涂料 | II-1 | II-1 | II-1 | II-1 |
上层涂料 | III-1 | III-2III-3 | III-2III-3 | III-2III-3 |
粘着性 | 100 | 100 | 100 | 94 |
Claims (7)
1.一种形成涂膜的方法,使用活化能射线固化性涂料组合物,在实施了磷酸锌处理或磷酸锆处理的铝基材上形成,其特征在于,所述涂料组合物含有:
(A)聚合性不饱和化合物;
(B)光聚合引发剂;
(C)选自含氨基硅烷耦合剂和含巯基硅烷耦合剂的至少一种硅烷耦合剂;以及
(D)选自铝螯合物和钛螯合物的至少一种螯合物。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,聚合性不饱和化合物(A)的数均分子量为50~3000。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,硅烷耦合剂(C)的数均分子量为100~3000。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,光聚合引发剂(B)的混合比例相对于100重量份的聚合性不饱和化合物为0.1~10重量份。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,硅烷耦合剂(C)的混合比例相对于100重量份的聚合性不饱和化合物为0.1~20重量份。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,螯合物(D)的混合比例相对于100重量份的聚合性不饱和化合物为0.1~10重量份。
7.一种涂膜形成方法,是在施了磷酸锌处理或磷酸锆处理的铝基材上,形成底层涂膜或底层涂膜和中间涂膜后,再形成上层涂膜的涂膜形成方法,其特征在于,使用活化能射线固化性涂料组合物作为形成该底层涂膜的底层涂料,所述涂料组合物含有:
(A)聚合性不饱和化合物;
(B)光聚合引发剂;
(C)选自含氨基硅烷耦合剂和含巯基硅烷耦合剂的至少一种硅烷耦合剂;以及
(D)选自铝螯合物和钛螯合物的至少一种螯合物。
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