CN101100581B - 薄壁水性柔软感涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种薄壁水性柔软感涂料。具体地，提供涂层厚度降低的厚度大约20至大约25微米的薄壁水性柔软感涂料。由于涂料的量减小，本发明的优势在于节约了成本，在气味方面得到了改善，以及在产物表面凸起方面也得到了改善。

Description

薄壁水性柔软感涂料
相关申请的交叉参考
本申请要求于2006年7月5日提交的韩国专利申请第10-2006-00631642号的优先权，在此引入该申请作为参考。
技术领域
本发明涉及薄壁水性(waterborne)柔软感(soft-feel)涂料。
背景技术
目前，许多最先进的满足消费者需求的产品正在投放至市场。类似地，高质量的汽车内部物品正在日益受到关注，世界领先的汽车制造商正在积极地投资开发高质量的汽车内部部件。汽车内部部件的改进包括实木涂料、金属喷涂技术、和水性柔软感涂料等等。除了这些改进以外，开发的方向正在朝向使用环保材料和技术。
柔软感涂料是领先于普通涂料的一种先进的功能性涂料，用于保护部件或产品的外部。柔软感涂料适用于多种颜色和装饰。柔软感涂料用于为驾驶者和乘客经常接触的汽车内部物品增加柔软的感觉。柔软的感觉一般是由聚氨酯树脂产生的，该树脂是由异氰酸酯和多元醇合成的。通过改变含量和分子量，可以获得多种柔软的感觉。在2000年开发的第一种柔软感涂料是一种油基涂料，其中树脂分散在溶剂中。由于油基柔软感涂料的气味和环境问题，目前正在使用的是水性柔软感涂料。
水性柔软感涂料是一种树脂分散在水中的涂料。目前它用于大多数昂贵的汽车中。即使在经济型轿车中，它经常用来提供独特的概念。使用水性柔软感涂料的主要部件包括仪表板、门饰板、控制盘上盖、中央仪表板，等等。
发明内容
本发明提供了一种涂层厚度为大约20至大约25微米的薄壁水性柔软感涂料，其包括：(a)大约15至大约20wt％的聚酯多元醇；(b)大约5至大约10wt％的聚碳酸酯多元醇；(c)大约5至大约12wt％的耐黄变异氰酸酯作为固化剂；(d)大约0.3至大约2wt％的亲水性树脂；(e)大约35至大约55wt％的去离子水；(f)大约2至大约5wt％的颜料作为添加剂；(g)大约0.5至大约2wt％的光稳定剂；(h)大约0.3至大约2wt％的增稠剂；(i)大约3至大约7wt％的消光剂；和(j)大约2至大约5wt％的脂肪族有机溶剂。
在一个实施方式中，耐黄变异氰酸酯树脂选自异佛尔酮二异氰酸酯和亲水性己二异氰酸酯。在另一个实施方式中，亲水性树脂包括选自二羟甲基丙酸和二羟甲基丁酸的树脂。在另一个实施方式中，颜料选自TiO2、炭黑、黄色颜料、蓝色颜料、绿色颜料和红色颜料。在另一个实施方式中，光稳定剂选自UV吸收剂和UV HALS。在另一个实施方式中，增稠剂选自丙烯酸类增稠剂和氨基甲酸酯增稠剂。在另一个实施方式中，消光剂选自二氧化硅、脂肪族烃蜡和硅蜡。在另一个实施方式中，脂肪族有机溶剂选自醋酸酯化合物和亚烷基二醇甲基醚。
具体实施方式
本发明涉及与传统的水性柔软感涂料(涂层厚度为大约35至大约40微米)相比，涂层厚度较小(大约20至大约25微米)、同时保持其他涂层性能(耐磨性、粘附性等等)和柔软感的薄壁水性柔软感涂料。
优选地，根据本发明的薄壁水性柔软感涂料包括大约15至大约20wt％的聚酯多元醇、大约5至大约10wt％的聚碳酸酯多元醇、大约5至大约12wt％的耐黄变异氰酸酯树脂作为固化剂、大约0.3至大约2wt％的亲水性树脂、大约35至大约55wt％的去离子水、大约2至大约5wt％的颜料作为添加剂、大约0.5至大约2wt％的光稳定剂、大约0.3至大约2wt％的增稠剂、大约3至大约7wt％的消光剂、和大约2至大约5wt％的脂肪族有机溶剂，其固体含量为大约50至大约60wt％。
在本发明中，将聚酯多元醇和聚碳酸酯多元醇混合使用。优选地，聚酯多元醇和聚碳酸酯多元醇的分子量为大约8,000至大约15,000道尔顿。如果分子量小于大约8,000道尔顿，则很难获得柔软感。相反，如果分子量大于大约15,000道尔顿，则涂层性能(粘附性、耐磨性、耐刮擦性等等)往往会下降。如果聚酯多元醇的含量小于大约15wt％，固化的程度会降低。相反，如果聚酯多元醇的含量大于大约20wt％，储存性能和粘附性会下降。如果聚碳酸酯多元醇的含量小于大约5wt％，涂层性能如粘附性和耐磨性往往会下降。相反，如果聚碳酸酯多元醇的含量大于大约10wt％，则很难获得柔软感，而且可能产生令人不快的气味。
在一个优选的实施方式中，耐黄变异氰酸酯树脂包括但不限于异佛尔酮二异氰酸酯和亲水性己二异氰酸酯。如果耐黄变异氰酸酯树脂的含量小于大约5wt％，在固化过程中可能发生黄变。相反，如果耐黄变异氰酸酯树脂的含量大于大约12wt％，可能会变白，防水性可能下降。
在一个优选的实施方式中，亲水性树脂包括但不限于二羟甲基丙酸和二羟甲基丁酸。如果亲水性树脂的含量小于0.3wt％，储存性能可能会由于分散不良而下降。相反，如果亲水性树脂的含量大于大约2wt％，粘附性会下降(在再固化过程中)。
在一个优选的实施方式中，去离子水包括但不限于其中去除了阳离子如钠、钙离子和阴离子如氯、硫酸根离子的天然水。如果去离子水的含量小于大约35wt％，亲水性树脂的含量则不得不增加，以提高分散性。相反，如果去离子水的含量大于大约55wt％，固体含量下降。
在一个优选的实施方式中，颜料包括但不限于TiO2、炭黑、黄色颜料、蓝色颜料、绿色颜料和红色颜料。在一个示例性的实施方式中，颜料可以混合在一起生成所需要的颜色。如果颜料的含量小于大约2wt％，则着色和被覆性不足。相反，如果颜料的含量大于大约5wt％，涂层性能如耐热性和耐光性会下降。
在一个优选的实施方式中，光稳定剂包括但不限于UV吸收剂和UV HALS的混合物。在一个更优选的实施方式中，UV HALS和UV吸收剂以基于重量大约2∶1的比例混合。如果光稳定剂的含量小于大约0.5wt％，可能发生黄变，光泽度下降。相反，如果光稳定剂的含量大于大约2wt％，则涂层表面可能会不稳定。
在一个优选的实施方式中，增稠剂包括但不限于丙烯酸类增稠剂和氨基甲酸酯增稠剂。如果增稠剂的含量小于大约0.3wt％，涂料在涂覆过程中可能会滴流。相反，如果增稠剂大于大约2wt％，则可能发生储存期减少和储存性能下降的问题。
在一个优选的实施方式中，消光剂包括但不限于二氧化硅、脂肪族烃蜡和硅蜡。在一个更优选的实施方式中，可以使用二氧化硅或硅蜡。如果消光剂的含量大于大约7wt％，涂料容易被划伤。
在一个优选的实施方式中，脂肪族有机溶剂包括但不限于醋酸酯化合物和亚烷基二醇甲基醚。在一个优选的实施方式中，脂肪族有机溶剂具有优异的分散稳定性。在一个更优选的实施方式中，脂肪族有机溶剂包括但不限于醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸丁酯、乙二醇甲基醚、二乙二醇甲基醚、丁二醇甲基醚、二丁二醇甲酯、丙二醇甲基醚和二丙二醇甲基醚。如果脂肪族有机溶剂的含量小于大约2wt％，表面平整性变差，而相反，如果脂肪族有机溶剂的含量大于大约5wt％，在固化过程中可能发生变白。
本发明的薄壁水性柔软感涂料可以进一步包括多种添加剂，包括但不限于湿润剂和触变剂。这些添加剂的含量可根据最终的用途或产品的特性或其他因素进行调整。
实施例1和对比实施例1-3
将水性底漆以大约7-10微米的厚度涂覆于聚丙烯测试样品(HT240，Hyundai Engineering Plastics)，以提高样品材料和涂料之间的粘附性。在大约80℃下干燥大约10分钟后，将表1所列的薄壁水性柔软感涂料以大约20至大约25微米的厚度涂覆，然后在室温下保持大约10分钟，之后，将样品在大约80℃下干燥约20分钟，完成干燥。
通过调节分子量为大约10,000道尔顿的聚酯多元醇和分子量为大约10,000道尔顿的聚碳酸酯多元醇的重量比，得到实施例1和对比实施例1-3的测试样品。
使用炭黑和TiO2的2.5∶1(基于重量)混合物作为无机颜料。使用UV HALS和UV吸收剂的2∶1(基于重量)混合物作为光稳定剂。使用丙二醇甲基醚和二丙二醇甲基醚的1∶1(基于重量)混合物作为溶剂。
表1
Figure G061G3307920061206D000051
测试实施例：物理性能测试(室温下的粘附性)
将每个测试样品以大约2mm的间隔划痕，每个样品水平和垂直划11次。将样品表面刷干净，用宽度和长度足够的胶带紧紧贴附。然后，以90°的角度从一侧用力撕开胶带，测量从共计100平方剥脱的平方数。剥脱的平方数代表粘附状态，剥脱的平方数越大，粘附性越差。
高温下的粘附性：将样品在大约110℃下保持大约300小时，然后在室温下保持大约1小时，然后进行与上述相同的测试。
光照后的粘附性：将样品在下列条件下用氙弧照射：黑板温度＝89±3℃，湿度＝50±5％RH，亮度＝0.55±0.02W/m2nm(340nm处)。当照射总量达到1050KJ/m2时，将测试样品用中性洗涤溶液清洗，在空气中干燥。在室温下保持1小时之后，进行上述的粘附性测试。
干磨耗检测：在下列条件下用棉帆布刮擦测试样品：负荷＝1kgf，速度＝30周期/分钟，摩擦冲程＝100mm。对初始表面的暴露量进行计数。
各项测试均进行5此，将结果平均。其结果见下列表2。
表2
  室温下的粘附性(剥脱平方数#)   高温下的粘附性(剥脱平方数#)   光照后的粘附性(剥脱平方数#)   干燥磨耗(初始表面的暴露量#)
 对比实施例1   3   75   100   150
 对比实施例2   0   1   7   800
 实施例1   0   0   0   2,400
 对比实施例3   0   0   0   2,700
如以上表2所示，随着聚碳酸酯多元醇含量的增加，总体涂层性能(包括室温下的粘附性、高温下的粘附性、光照后的粘附性和耐磨性)均得以改善。如对比实施例1和对比实施例2中所示，即使以少量的聚碳酸酯多元醇，粘附性和耐磨性均明显改善，而在实施例1中，大约7.5％的聚碳酸酯多元醇含量获得了理想的涂层粘附性。对比实施例3表现出最好的粘附性和耐磨性，但是涂层太硬，没有柔软的感觉。从上述实施例可以得出结论，以大约7.5％的聚碳酸酯含量(实施例1)制备的薄壁水性柔软感涂料在涂层性能和柔软感方面均令人满意。
本发明提供了涂层厚度降低(涂层厚度为大约20至大约25微米)的薄壁水性柔软感涂料。
本领域专业技术人员应当认识到，前述说明书公开的概念和具体实施方式可以很容易地作为改良或设计其他实施本发明目的的实施方式的基础。本领域的专业技术人员还应当意识到，这些等同实施方式并未偏离所附权利要求中所提出的本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种涂层厚度为20至25微米的薄壁水性柔软感涂料，其包括：
(a)15至20wt％的聚酯多元醇；
(b)5至10wt％的聚碳酸酯多元醇；
(c)5至12wt％的耐黄变异氰酸酯作为固化剂；
(d)0.3至2wt％的亲水性树脂；
(e)35至55wt％的去离子水；
(f)2至5wt％的颜料作为添加剂；
(g)0.5至2wt％的光稳定剂；
(h)0.3至2wt％的增稠剂；
(i)3至7wt％的消光剂；和
(j)2至5wt％的脂肪族有机溶剂，
其中，聚酯多元醇和聚碳酸酯多元醇的分子量为8,000至15,000道尔顿。
2.根据权利要求1所述的柔软感涂料，其中所述的耐黄变异氰酸酯树脂选自异佛尔酮二异氰酸酯和亲水性己二异氰酸酯。
3.根据权利要求1所述的柔软感涂料，其中所述的亲水性树脂包括选自二羟甲基丙酸和二羟甲基丁酸的树脂。
4.根据权利要求1所述的柔软感涂料，其中所述的颜料选自TiO2、炭黑、黄色颜料、蓝色颜料、绿色颜料和红色颜料。
5.根据权利要求1所述的柔软感涂料，其中所述的光稳定剂选自UV吸收剂和UVHALS。
6.根据权利要求1所述的柔软感涂料，其中所述的增稠剂选自丙烯酸类增稠剂和氨基甲酸酯增稠剂。
7.根据权利要求1所述的柔软感涂料，其中所述的消光剂选自二氧化硅、脂肪族烃蜡和硅蜡。
8.根据权利要求1所述的柔软感涂料，其中所述的脂肪族有机溶剂选自醋酸酯化合物和亚烷基二醇甲基醚。
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