DE10030418A1

DE10030418A1 - Wässrige Beschichtungszusammensetzung für Automobilpolster

Info

Publication number: DE10030418A1
Application number: DE10030418A
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Itakura; Sukekuni Itoh; Takashi Watanabe; Yukiko Ishimoda; Shinnosuki Kawano
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Nippon Bee Chemical Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Nippon Bee Chemical Co Ltd
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 2000-06-21
Publication date: 2001-01-25
Anticipated expiration: 2020-06-22
Also published as: JP3738876B2; CA2311639A1; CA2311639C; DE10030418B4; JP2001002977A; US6624234B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungszusammensetzung für Polsterungen von Automobilen, mit der ein höchsten Ansprüchen genügendes Finish von Kunststoffmaterialien mit unbehandelter (nicht vorbehandelter) Oberfläche, wie Polyolefinmaterialien, erreicht werden kann, und welche wäßrig ist und die ebenfalls eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Chemikalien aufweist. Die wäßrige Zusammensetzung für Polsterungen von Automobilen umfaßt als wesentlichen Bestandteil eine Harzemulsion, wobei die Harzemulsion eine Emulsion A eines Poly(olefinchlorid)harzes und eine Emulsion B eines reinen Acrylatharzes in einem Gewichtsverhältnis (A/B) bezogen auf den Feststoffgehalt von 25/75-30/70 umfaßt, wobei die Emulsion A des Poly(olefinchlorid)harzes eine Emulsion eines Poly(olefinchlorid)harzes mit einem Chlorgehalt von 22-25 Gew.-% bezogen auf den Feststoffgehalt und einer gewichtsgemittelten Molekülmasse von 60000 - 80000 ist und wobei die Emulsion B des reinen Acrylatharzes eine Emulsion eines Acrylatharzes ist, das eine Glasübergangstemperatur von nicht weniger als 40 C aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine wäßrige Beschichtungszusammen setzung für Automobilpolsterungen, mit der sich ausgezeich net Kunststoffmaterialien beschichten lassen, insbesondere Materialien aus Polyolefinen.

Als Kunststoffmaterialien, die für Automobilpolsterungen verwendet werden, wird je nach den physikalischen Anforde rungen, die das Produkt zu erfüllen hat, beispielsweise Po lypropylen (PP), Acrylnitril-Styrol (AS), Acrylnitril- Butadien-Styrol (ABS), Polyphenylenoxid (PPO), Poly- (vinylchlorid) (PVC), Polyurethan (PU) und Polycarbonat (PC) verwendet. Wegen ihrer ausgezeichneten Wiederaufar beitbarkeit werden in jüngerer Zeit aus Umweltschutzgedan ken vermehrt Materialien aus Polyolefinen eingesetzt.

Auf diese Kunststoffmaterialien werden für Polsterungen ge eignete Beschichtungen aufgebracht. Da Materialien aus Po lyolefinen eine niedrige Oberflächenaktivität aufweisen und kristallin sind, treten dabei jedoch Schwierigkeiten bei der Haftung der Beschichtungsfilme auf den Polyolefinmate rialien auf.

Um eine Haftung sicherzustellen, wird daher eine Vorbehand lung durchgeführt, wie eine Plasmabehandlung oder eine Flammenbehandlung. Das Beschichtungsverfahren wird dadurch aufwendig und die Vorbehandlung verursacht einen Anstieg der Kosten.

Um die Beschichtbarkeit des Polyolefins zu verbessern, wird im Allgemeinen eine Zusammensetzung für die Beschichtung verwendet, die ein Polyvinylchloridharz enthält, um eine Lösung der Beschichtungszusammensetzung zu erhalten, in der das Polyvinylchloridharz in einem organischen Lösungsmittel gelöst ist. Bei der Lagerung und der Verarbeitung derarti ger Lösungen von Beschichtungsmitteln treten jedoch nicht nur Probleme im Hinblick auf eine Umweltverschmutzung auf (wie die Zerstörung der Ozonschicht und das Auftreten von photochemischem Smog), sondern es bestehen wegen der hohen Flüchtigkeit der Lösungsmittel auch Bedenken wegen der Feu ergefahr und der negativen Wirkung auf den menschlichen Körper.

Für eine Verwendung im Automobilbereich wird weiter eine Beständigkeit gegen Motorenöl und Schmierfett gefordert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beschichtungszusammen setzung für Automobilpolsterungen zur Verfügung zu stellen, mit dem ein höchsten Ansprüchen genügendes Finish von noch nicht oberflächenbehandelten Kunststoffmaterialien, wie Polyolefinmaterialien, erreicht werden kann, die wäßrig verarbeitet werden kann und die eine hohe Beständigkeit ge genüber Chemikalien aufweist.

Die Erfinder haben zur Lösung dieser Aufgabe verschiedene Experimente durchgeführt. Als Ergebnis habe sie die vorlie gende Erfindung fertiggestellt aus der Erkenntnis, daß bei Verwendung des Poly(olefinchlorid)harzes in Form einer Emulsion, wobei der Chlorierungsgrad auf einen bestimmten Wert eingestellt ist und wobei dieses Poly(olefinchlorid)- harz mit einer großen Menge einer Emulsion eines reinen Acrylatharzes innerhalb eines bestimmten Bereichs in einem bestimmten Verhältnis vermischt wird, die Verwendung eines organischen Lösungsmittels vermieden oder verringert werden kann, und daß weiter ein höchsten Ansprüchen genügendes Fi nish des Kunststoffmaterials, wie einem Polyolefinmaterial, erreicht werden kann, und ferner die Beständigkeit gegen über Chemikalien erhöht werden kann.

Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung für Auto mobilpolsterungen umfaßt als wesentlichen Bestandteil eine Harzemulsion, wobei die Harzemulsion eine Emulsion A eines Poly(olefinchlorid)harzes und eine Emulsion B eines reinen Acrylatharzes in einem Gewichtsverhältnis (A/B) bezogen auf den Feststoffgehalt von 25/75-30/70 enthält, wobei die Emulsion A des Poly(olefinchlorid)harzes eine Emulsion ei nes Poly(olefinchlorid)harzes mit einem Chlorgehalt von be zogen auf den Feststoffgehalt 22-25 Gew.-% ist, sowie mit einer gewichtsgemittelten Molekülmasse von 60.000-80.000, und wobei die Emulsion B des reinen Acrylatharzes eine Emulsion eines reinen Acrylatharzes ist, das eine Glasüber gangstemperatur von wenigstens 40°C aufweist.

Sofern die oben beschriebene erfindungsgemäße wäßrige Be schichtungszusammensetzung für Automobilpolsterungen eine Lackfarbe ist, enthält die Zusammensetzung vorzugsweise weiter ein schuppiges anorganisches Pulver in einem Anteil von 60-75 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der Harze mulsion, bezogen auf den Feststoffgehalt.

Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung wer den in der folgenden detaillierten Beschreibung näher er läutert.

Wäßrige Beschichtungszusammensetzung

Die erfindungsgemäße wäßrige Beschichtungszusammensetzung für Automobilpolsterungen umfaßt als wesentlichen Bestand teil eine Harzemulsion, wobei die Harzemulsion eine Emulsi on A eines Polyolefinchoridharzes und eine Emulsion B eines reinen Acrylatharzes enthält. Der gesamte Anteil dieser beiden Arten von Harzemulsionen an der Beschichtungszusam mensetzung beträgt, berechnet als Feststoffgehalt, 15-30 Gew.-%.

Im Allgemeinen wird bei der Ausführung der Erfindung das Poly(olefinchlorid)harz und das reine Acrylatharz getrennt voneinander in eine Emulsion überführt und diese dann mit einander vermischt.

Bei der oben beschriebenen Harzemulsion ist das Poly(ole finchlorid)harz oder das reine Acrylatharz insbesondere in einem wäßrigen Medium verteilt und die Oberflächen der Teilchen werden zum Beispiel mit Emulgatoren, Tensiden oder einem Dispergiermittel stabilisiert.

Poly(olefinchlorid)harz

Das Poly(olefinchlorid)harz verleiht der Beschichtungszu sammensetzung ein ausreichendes Beschichtungsvermögen für Polyolefinmaterialien, da das Polyolefin eine Affinität zu Kunststoffmaterialien aufweist, die mit diesem beschichtet werden sollen, insbesondere Polyolefinmaterialien, und weil weiter das Polyolefin durch die Chlorierung polarisiert wird, wodurch sich seine Filmbildungseigenschaften verbes sern.

Beispiele für Polyolefine umfassen: Homopolymere von z. B. Ethylen oder Propylen; statistische Copolymere oder Block copolymere, die durch Copolymerisation von zwei oder mehr Monomeren erhalten werden, wie Olefinmonomere (z. B. Ethy len, Propylen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hepten und 1-Octen) so wie Vinylmonomere mit einer terminalen Vinylgruppe (z. B. Vinylalkylether, Vinylchlorid und Vinylacetat); hydrierte Produkte von Copolymeren von beispielsweise Styrol, Butadi en, Isopren, und Dicyclopentadien. Diese können jeweils al lein oder in Kombination miteinander verwendet werden. Polypropylen ist besonders bevorzugt, da es leicht verfüg bar ist und eine hohe Adhäsion aufweist.

Das Poly(olefinchlorid) muß eine gewichtsgemittelte Mole külmasse im Bereich von 60.000-80.000 aufweisen. Liegt die gewichtsgemittelte Molekülmasse unterhalb des angegebe nen Bereichs, tritt leicht ein Quellen bei der Einwirkung von Motorenöl auf, weshalb die Beständigkeit gegenüber Mo torenöl gering ist. Liegt die gewichtsgemittelte Molekülma sse oberhalb des oben angegebenen Bereichs, steigt die Vis kosität während des Emulgierens stark an, weshalb die Her stellung einer Emulsion schwierig ist und weiter auch die Stabilität während der Lagerung gering ist.

Das Poly(olefinchlorid) muß bezogen auf den Feststoffgehalt einen Chlorgehalt von 22-25 Gew.-% aufweisen. Liegt der Chlorgehalt unterhalb des angegebenen Bereichs, sind die Affinität und die Verträglichkeit zwischen dem Poly(olefin chlorid) und dem reinen Acrylatharz jeweils so gering, das es schwierig ist, einen gleichmäßigen Beschichtungsfilm zu erhalten. Liegt andererseits der Chlorgehalt oberhalb des oben angegebenen Bereichs, ist die Adhäsion zum Polyolefin material schlecht.

Um die Verteilbarkeit in Wasser zu verbessern, kann das Po ly(olefinchlorid) mit einer ungesättigten Polycarbonsäure und/oder ihrem Anhydrid modifiziert (gepfropft) werden, da dadurch die Verträglichkeit zwischen dem Poly(olefin chlorid) und dem reinen Acrylatharz verbessert wird. Wird das Poly(olefinchlorid) mit dem Säureanhydrid und/oder Car bonsäure modifiziert, liegt deren Anhydridgruppe und/oder deren Carbonsäuregruppe als freier Rest vor, und/oder rea giert mit einer basischen Substanz unter Ausbildung eines Carboxylatanions, wodurch eine Löslichkeit in Wasser er reicht wird. Das modifizierte Poly(olefinchlorid) läßt sich daher leicht emulgieren und zeigt eine hohe Verteilbarkeit in Wasser. Dadurch läßt sich die Lagerfähigkeit der wäßri gen Beschichtungszusammensetzung verbessern.

Beispiele für ungesättigte Säureanhydride und/oder Carbon säuren umfassen Maleinsäure, Fumarsäure, Maleinsäureanhy drid, Citraconsäure, Citraconsäureanhydrid, Itaconsäure und Itaconsäureanhydrid. Diese können jeweils allein oder in Kombination miteinander verwendet werden. Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid sind wegen ihrer leichten Verfügbarkeit besonders bevorzugt.

reines Acrylatharz

Da die Festigkeit des Beschichtungsfilms und die Witte rungsbeständigkeit des oben beschriebenen Poly(olefin chlorids) nur gering ist, ist das in der Erfindung verwen dete reine Acrylatharz eine Komponente, mit der diese Ei genschaften ausgeglichen werden können und die der erfin dungsgemäßen wäßrigen Beschichtungszusammensetzung neben der Festigkeit des Beschichtungsfilms und der Witterungsbe ständigkeit eine Beständigkeit gegenüber Motorenöl, eine Beständigkeit gegen Verschmutzung und eine Beständigkeit gegenüber Lösungsmitteln zu verleiht.

Das reine Acrylatharz wird durch Homopolymerisation oder Copolymerisation von Acrylatmonomeren erhalten, wie (Meth)acrylsäure, (Meth)acrylsäuremonomere mit einer Hy droxylgruppe, (Meth)acrylsäureester und (Meth)acrylnitril. Kurz gesagt ist das reine Acrylatharz ein Acrylharz, das frei von Styrol ist. Die Ursache liegt darin, daß Styrol die Beständigkeit gegenüber Motorenöl verschlechtert, da die Lösungsmittelbeständigkeit von Styrol gering ist.

Insbesondere wird das reine Acrylatharz durch Homopolymeri sation oder Copolymerisation von Acrylatmonomeren erhalten, die eine Hydroxygruppe, eine Carboxylgruppe oder eine Estergruppe enthalten. Beispiele für Acrylatmonomere mit einer Hydroxygruppe sind 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 3- Hydroxypropyl(meth)acrylat, 4-Hydroxybutyl(meth)acrylat so wie deren Addukte mit ε-Caprolacton. Beispiele für Acrylat monomere mit einer Carboxylgruppe umfassen (Meth)acryl säure. Beispiele für Acrylatmonomere mit einer Estergruppe umfassen Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, Isobutyl(meth)acrylat, sowie Lauryl(meth)acrylat.

Das reine Acrylatharz muß eine Glasübergangstemperatur (Tg) von mindestens 40°C aufweisen. Ist die Glasübergangstempe ratur des reinen Acrylatharzes geringer als 40°C kann keine für Automobilpolsterungen erforderliche Härte des Be schichtungsfilms erreicht werden, weshalb die Kratzfestig keit nicht zufriedenstellend ist. Unter der Glasübergang stemperatur wird ein Wert verstanden, wie er mit dem Ver fahren zur Messung der Übergangstemperatur in den plasti schen Zustand gemäß JIS-K-7121 bestimmt wird.

Ausbildung der Emulsion

Das Poly(olefinchlorid)harz oder das reine Acrylatharz weist eine so hohe Hydrophobie auf, daß sie nur schwierig in Wasser dispergiert werden können. Das Poly(olefin chlorid)harz wird daher mit einem Emulgator oder einer ba sischen Substanz emulgiert.

Der Mischungsanteil des Emulgators wird entsprechend dem Mischungsanteil des Poly(olefinchlorid)harzes gewählt, des reinen Acrylatharzes, der basischen Substanz oder des Was sers, jedoch wird im Fall des Poly(olefinchlorid)harzes der Mischungsanteil des Emulgators vorzugsweise im Bereich von 3-40 Gewichtsteilen, insbesondere bevorzugt 10-25 Ge wichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Harzes gewählt. Be trägt der Anteil des Emulgators weniger als 3 Gewichtstei le, ist die Lagerstabilität der Emulsion gering und außer dem tritt bei dem unten beschriebenen Herstellungsverfahren der Emulsion während der Polymerisation leicht Aggregation oder Präzipitation auf. Beträgt der Anteil des Emulgators mehr als 40 Gewichtsteile, verbleibt ein großer Anteil des Emulgators in dem Beschichtungsfilm, was bewirkt, daß sich die Wasserbeständigkeit oder die Witterungsbeständigkeit des Beschichtungsfilms verschlechtert.

Der Emulgator unterliegt an sich keinen besonderen Be schränkungen, als Beispiele können angeführt werden: nicht- ionische Emulgatoren, wie Polyoxyethylenalkylether, Po lyoxyethylenalkylphenolether, aliphatische Polyoxyethyle nester, Fettsäureester von mehrere Hydroxygruppen enthal tenden Polyoxyethylenalkoholen, Fettsäureester von mehrere Hydroxygruppen enthaltenden Alkoholen, Polyoxyethylenpropy lenpolyole, sowie Alkylolamide; anionische Emulgatoren, wie Salze von Alkylsulfatestern, Salze von Alkylphenolsulfon säuren, Ester von Thiobernsteinsäure; amphothere Emulgato ren, wie Alkylbetaine und Alkylimidazoline; harzartige Emulgatoren, wie Urethanharze mit Polyoxyethylengruppen und Urethanharze mit Carboxylatgruppen; sowie kationische Emul gatoren, wie Imidazolinlaurat, Lauryltrimethylammoniumchlo rid, Stearylbetain, und Distearyldimethylammoniumchlorid. Diese können jeweils allein oder in Kombination miteinander verwendet werden. Die nicht-ionischen Emulgatoren sind be vorzugt, da diese keine ionische polare Gruppe mit einer starken Hydrophilie aufweisen, weshalb sie die Wasserbe ständigkeit des Beschichtungsfilms verbessern.

Als Emulgatoren können neben den oben beschriebenen unreak tiven Emulgatoren auch reaktive Emulgatoren verwendet wer den. Die gleichzeitige Verwendung von reaktiven Emulgatoren und nicht-reaktiven Emulgatoren verbessert die Wasserbe ständigkeit des Beschichtungsfilms. Der reaktive Emulgator kann beispielsweise eine reaktionsfähige Gruppe umfassen, wie eine radikalisch polymerisierbare ungesättigte Bindung, sowie eine hydrophile Gruppe (z. B. eine Polyethylenoxid gruppe, eine Hydroxygruppe, eine Carboxylgruppe, eine Sul fonsäuregruppe, eine Schwefelsäuregruppe, eine Aminogruppe) sowie eine hydrophobe Gruppe (z. B. eine Alkylgruppe, eine Phenylgruppe, eine Fluoralkylgruppe, eine Polysiloxangrup pe). Beispiele für reaktive Emulgatoren umfassen: Adeka Reasoap NE-10, NE-20, NE-30, die eine Allylethergruppe, ei ne Polyethylenoxidgruppe und eine Nonylphenylgruppe umfas sen (hergestellt durch Asahi Denka Kogyo K. K.); SE-10N, das eine Allylethergruppe, eine Polyethylenoxidgruppe eine Schwefelsäuregruppe sowie eine Nonylphenylgruppe umfaßt (hergestellt von Ashai Denka Kogyo K. K.); NOIGEN RN-20, RN- 30, RN-50, die eine Propenylgruppe auf einer Phenylgruppe in einer Polyoxyethylennonylphenylethergruppe umfassen (hergestellt durch Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.); HS- 10, HS-20, die eine Propenylgruppe auf einer Phenylgruppe in einem Polyoxyethylennonylphenylethersulfatestergruppe enthalten (hergestellt durch Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.); S-120A, S-180A, die eine Allylgruppe und eine Sul fonsäuregruppe umfassen (hergestellt durch die Kao Corpora tion); sowie Verbindungen, die eine Methacrylylgruppe oder eine Acrylylgruppe enthalten (hergestellt durch NIPPON NYU- KAZAI Co., Ltd.), wie z. B. Antox MS-60 (= cyclisches Bis(polyoxyethylenpolyphenylether)methacrylatsulfatester salz) RMA-564, RMA-568, RMA-506 (= Polyoxyethylenonyl phenyletheracrylate), RMA-1120, MPG130-MA (= Polyoxyethy lenalkyletheracrylate), sowie MA-30, MA-50, MA-100 (= Polyoxyethylenmethacrylatester). Diese können jeweils einzeln oder in Kombination miteinander verwendet werden. Die reaktiven Emulgatoren, welche eine Methacrylylgruppe oder eine Acrylylgruppe umfassen, sind bevorzugt, da sie in dem unten beschriebenen Herstellungsverfahren der Emulsi onszusammensetzung leicht mit Acrylsäuremonomeren copolyme risiert werden können.

Der Mischungsanteil der basischen Verbindung, die zum Neu tralisieren verwendet wird, kann ebenfalls in Abhängigkeit von dem Mischungsanteil des Poly(olefinchlorid)harzes, des reinen Acrylatharzes, des Emulgators oder des Wassers ein gestellt werden. Der Mischungsanteil der basischen Verbin dung wird in der Weise ausgewählt, daß eine saure funktio nelle Gruppe in dem Poly(olefinchlorid)harz oder im Emulga tor ausreichend neutralisiert werden kann, und beträgt be zogen auf die gesamte Emulsion beispielsweise 0,1-5 Gew.- %. Der pH der Emulsion, der durch Zugabe der basischen Sub stanz eingestellt wird, beträgt vorzugsweise 7-11, insbe sondere 7,5-10,5, insbesondere bevorzugt 8-10. Liegt der pH der Emulsion unterhalb von 7, ist die Neutralisation nicht ausreichend, weshalb die Lagerstabilität der Emulsion gering sein kann. Beträgt der pH der Emulsion mehr als 11, liegt in der Emulsion ein Überschuß an basischer Substanz vor, weshalb die Emulsion einen so starken Geruch nach Ami nen aufweist, daß sie nur schwer verwendbar ist.

Die für die Erfindung verwendete basische Substanz addiert sich an die Säureanhydridgruppe und/oder an die Carboxyl gruppe des Poly(olefinchlorid)harzes und/oder neutralisiert diese Gruppen, wodurch die Hydrophilie des modifizierten Poly(olefinchlorids) erhöht wird und deshalb die Lagerungs stabilität der Emulsion verbessert werden kann.

Die basische Substanz unterliegt an sich keinen bestimmten Beschränkungen, Beispiele umfassen jedoch zumindest Amin verbindungen und Ammoniak. Beispiele für Aminverbindungen sind Monoamine, wie Trimethylamin, Triethylamin, Butylamin, Dibutylamin und N-Methylmorpholin; Polyamine, wie Ethylen diamin, Hexamethylendiamin, Piperazin, Isophorondiamin, Triethylendiamin und Diethylentriamin; sowie Alkanolamine, wie Monoethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, N- Methyldiethanolamin, N,N-Dimethylethanolamin sowie 2-Amino- 2-methylpropanol. Diese können jeweils einzeln oder in Kom bination miteinander verwendet werden. Sie können auch ge meinsam mit Ammoniak verwendet werden.

Der Mischungsanteil des Wassers liegt bezogen auf die ge samte Emulsion, bevorzugt in einem Bereich von 50-95 Gew.- %, insbesondere 60-85 Gew.-%, insbesondere bevorzugt 65-80 Gew.-%. Liegt der Mischungsanteil von Wasser unterhalb von 50 Gew.-%, ist der nicht-flüchtige feste Anteil der Emulsion zu hoch, weshalb sich die Lagerungsbeständigkeit der Emulsion wegen des leichten Auftretens von z. B. Aggre gation verschlechtern kann. Liegt der Mischungsanteil des Wassers bei mehr als 95 Gew.-%, ist die Verarbeitbarkeit im unten beschriebenen Herstellverfahren der Emulsion schlecht, und wird die Emulsion weiter z. B. für eine Be schichtung wie eine wäßrige Beschichtungszusammensetzung zum Grundieren oder als Farbe verwendet, ist die Menge an Poly(olefinchlorid)harz, das die wesentliche Komponente bildet, vergleichsweise gering, weshalb keine zufrieden stellenden Eigenschaften erhalten werden können.

Der mittlere Partikeldurchmesser der Polymerteilchen, wel che einen größeren Anteil an Poly(olefinchlorid)harz oder reinem Acrylatharz enthalten, ist in der Emulsion an sich keinen Beschränkungen unterworfen, sie liegt jedoch bevor zugt im Bereich von 0,01-10 µm, insbesondere 0,03-5 µm, insbesondere bevorzugt 0,05-1 µm. Ist der mittlere Parti keldurchmesser der Polymerteilchen geringer als 0,01 µm, wird eine große Menge an Emulgator benötigt, weshalb die Wasserbeständigkeit und die Witterungsbeständigkeit des Be schichtungsfilms verschlechtert werden. Ist der mittlere Partikeldurchmesser der Polymerteilchen andererseits größer als 10 µm, verschlechtert sich die Lagerstabilität, außer dem ist das Volumen der Polymerpartikel zu groß, weshalb eine große Schmelzwärme sowie ein hoher Zeitbedarf für die Ausbildung des Beschichtungsfilms benötigt werden, ferner verschlechtern sich die Wärmefließfähigkeit in der Wärme und die Eigenschaften des Beschichtungsfilms, wie das Er scheinungsbild, die Wasserbeständigkeit und die Lösungsmit telbeständigkeit können sich verschlechtern, wenn sie zum Beispiel für eine Beschichtung, wie eine wäßrige Beschich tungszusammensetzung, zum Grundieren verwendet werden.

Mischungsverhältnis zwischen den Emulsionen A und B

Das Mischungsverhältnis (A/B) zwischen der Emulsion A des Poly(olefinchlorid)harzes und der Emulsion B des reinen Acrylatharzes wird bezogen auf das Gewicht des Feststoffge halts im Bereich von 25/75-30/70 gewählt. Liegt das Mi schungsverhältnis (A/B) unterhalb von 25/75, ist die Menge des Poly(olefinchlorids) zu gering, weshalb die Haftung an Materialien zu gering ist. Liegt das Mischungsverhältnis (A/B) oberhalb von 30/70, ist die Menge an reinem Acryla tharz zu gering, weshalb die chemische Beständigkeit, bei spielsweise gegenüber Motorölen, zu gering ist.

Lackfarbe

Wird die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung als Lackfarbe ausgeführt, umfaßt die Zusammensetzung gewöhnlich zusätzlich ein schuppiges anorganisches Pulver, wie Talk, Glimmer oder Aluminiumschuppen. Der Anteil des schuppigen anorganischen Pulvers liegt vorzugsweise im Bereich von 60-75 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen der Harzemulsion bezogen auf den Feststoffgehalt. Beträgt der Mischungsan teil des schuppigen anorganischen Pulvers weniger als 60 Gewichtsteile, können leicht Verschmutzungen eindringen, mit dem Ergebnis, daß die chemische Widerstandsfähigkeit, wie die Beständigkeit gegenüber Motorenöl, sich verschlech tern kann. Beträgt der Mischungsanteil des schuppigen anor ganischen Pulvers mehr als 75 Gewichtsteile, kann sich die Beständigkeit gegenüber alkalischen Substanzen verschlech tern.

Weitere Bestandteile

Falls erforderlich, kann für die erfindungsgemäße wäßrige Beschichtungszusammensetzung für Automobilpolsterungen die oben beschriebene, die wesentlichen Bestandteile umfassende Harzzusammensetzung geeignet mit anderen wäßrigen Harzen kombiniert werden. Besonders bevorzugt als weiteres wäßri ges Harz sind wasserlösliche Acrylatharze. Neben diesen wasserlöslichen Acrylatharzen kann jedoch auch mit anderen Harzemulsionen kombiniert werden, wie zum Beispiel mit Po lyesterharzemulsionen, Polyurethanharzemulsionen, Epoxyhar zemulsionen oder Aminharzemulsionen.

Falls erforderlich kann die erfindungsgemäße wäßrige Be schichtungszusammensetzung für Automobilpolsterungen auch andere Komponenten umfassen, die gewöhnlich zu Beschichtun gen gegeben werden. Beispiele umfassen: Additive, wie ober flächenaktive Substanzen, Substanzen zum Neutralisieren, Stabilisatoren, Verdickungsmittel, Anti-Schaummittel, Ober flächenkonditionierungsmittel, Absorptionsmittel für ultra violettes Licht, sowie Antioxidationsmittel; anorganische Füllmittel, wie Siliziumdioxid; leitfähige Füllstoffe, wie leitfähiger Kohlenstoff, leitfähige Füllstoffe, wie Metall pulver; Hilfsstoffe, wie organische Reformer, Weichmacher und Additive.

Beispiele für Färbemittel, die mit der wäßrigen Beschich tungszusammensetzung für Automobilpolsterungen vermischt werden können, umfassen: anorganische Pigmente, wie Titan dioxid, Ruß, Eisenoxid, Chromoxid, und Preussisch Blau; or ganische Pigmente, wie Azopigmente, Anthracenpigmente, Pe rylenpigmente, Chinacridonpigmente, Indigopigmente, sowie Phthalocyaninpigmente; und Farbstoffe.

Die erfindungsgemäße wässerige Beschichtungszusammensetzung für Automobilpolsterungen kann weiter ein organisches Lö sungsmittel umfassen, sofern dessen Anteil nicht mehr als 20 Gew.-% des Wassers in der Harzemulsion ausmacht. Der Einschluß des organischen Lösungsmittels verbessert die Verarbeitbarkeit und erleichtert die Verteilung beispiels weise von Pigmenten. Die Abwesenheit des organischen Lö sungsmittels verbessert jedoch im Allgemeinen die Lagerfä higkeit der Emulsion und entspricht den in jüngerer Zeit erlassenen restriktiven Vorschriften für organische Lö sungsmittel. Beispiele für derartige organische Lösungsmit tel umfassen: aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol und Xylol; aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Hexan, Hep tan und Octan; alicyclische Kohlenwasserstoffe, wie Cyclo hexan, Methylcyclohexan und Cyclopentan; Ester, wie Ethyla cetat, n-Butylacetät, Isobutylacetat und Amylacetat; Ether, wie n-Butylether und Isobutylether; Ketone, wie Aceton, Me thylethylketon, Methylisobutylketon und Cyclohexanon; Alko hole, wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, n-Butanol, 2- Butanol, n-Propylenglycol und Isopropylenglycol; Cellosol ve, wie Ethylenglycolmonomethylether, Ethylenglycolmonobu tylether und Ethylenglycolmonoethyletheracetat; Carbitole, wie Diethylenglycolmonoethylether; Propylenglycolmonoalky lether, wie Propylenglycolmonomethylether, Propylenglycol monoethylether und Propylenglycolmonobutylether; sowie an dere Lösungsmittel, wie Dioxan, N-Methylpyrrolidon, Dime thylformamid und Diacetonalkohol.

Materialien der zu beschichtenden Gegenstände

Das Kunststoffmaterial, das den Gegenstand darstellt, der mit der erfindungsgemäßen wäßrigen Beschichtungszusammen setzung für Automobilpolsterungen beschichtet wird, unter liegt keinen besonderen Beschränkungen. Geeignete Beispiele sind: Polyolefine, wie Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE); Acrylnitril-Styrol (AS), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyphenylenoxid (PPO), Polyvinylchlorid (PVC), Po lyurethan (PU) und Polycarbonat (PC).

Beschichtungsverfahren

Das Verfahren, mit dem das Kunststoffmaterial mit der er findungsgemäßen wäßrigen Beschichtungszusammensetzung be schichtet wird, kann entweder durch Sprühbeschichten mit Luft oder luftloses Sprühbeschichten durchgeführt werden.

Die wäßrige Beschichtungszusammensetzung wird beispielswei se in der Weise aufgebracht, daß die Stärke des trockenen Films bevorzugt im Bereich von 10-50 µm liegt, insbeson dere 15-25 µm. Beträgt die Stärke des getrockneten Films weniger als 10 µm, kann die Stärke zu gering sein, um einen gleichmäßigen Film zu erhalten. Beträgt die Stärke des ge trockneten Films andererseits mehr als 50 µm, treten Schwierigkeiten wie ein Brechen des Films auf.

Der Schritt, in dem der Beschichtungsfilm getrocknet wird, kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden, bevorzugt wird er jedoch unter Erwärmen auf 60-80°C durchgeführt, was die Verarbeitbarkeit und die physikalischen Eigenschaften verbessert.

Wirkungen und Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße wäßrige Beschichtungszusammensetzung für Automobilpolsterungen ermöglicht es, daß mit dieser wäßrigen Beschichtungszusammensetzung eine höchsten Anfor derungen genügende Oberflächenbehandlung von Kunststoffma terialien, wie Polyolefinmaterialien, durchgeführt wird, die noch nicht einer Oberflächenbehandlung (Vorbehandlung) unterzogen wurden und die, da sie auf einer wäßrigen Basis beruht, keine Umweltgefährdung darstellt, keine Feuergefahr verursacht und keine negativen Auswirkungen auf den mensch lichen Körper hat und die ferner eine ausgezeichnete Be ständigkeit gegen Chemikalien aufweist, wie eine Beständig keit gegen Motorenöl und gegen Schmierfett, und die auch als Lackfarbe ausgeführt werden kann.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Beispielen beson derer Ausführungsformen im Vergleich zu Vergleichsbeispie len, die nicht erfindungsgemäß sind, näher erläutert. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf die unten be schriebenen Beispiele. Die Einheiten "Teil(e)" und "%" be ziehen sich im Weiteren auf Gewicht.

Die in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen verwen dete Emulsion A wurde auf die folgende Weise hergestellt.

Einhundert Gewichtsteile des Poly(olefinchlorid)harzes (An teil nichtflüchtiger Bestandteile: 100%, Chlorgehalt: 22%, Maleinsäuregehalt: 5%, gewichtsgemittelte Molekülmasse: 65.000), 40 Teile Xylol sowie 25 Teile Emulgen 920 (herge stellt von der Kao Corporation) wurden in einen Reaktor ge geben, der mit einem Flügelrührer, einem Thermometer, einem Draht zur Temperaturüberwachung und einem Rückflußkühler ausgestattet war. Die sich ergebende Mischung wurde auf 80 °C erhitzt und diese Temperatur wurde für eine Stunde bei behalten. Dann wurden 2 Teile Diethylmethylamin (DEMA) und 255 Teile warmes Wasser tropfenweise während einer Stunde in den Reaktor zugegeben, und die erhaltene Mischung wurde anschließend bei 80°C gerührt und dann gekühlt, wobei eine Emulsion A eines Poly(olefinchlorid)harzes erhalten wurde, die einen Anteil an nichtflüchtigen Stoffen von 30% und einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,05-0,1 µm auf wies.

Die in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen verwen dete Emulsion B des reinen Acrylatharzes wurde auf die fol gende Weise hergestellt.

Siebenundsechzig Teile n-Butylmethacrylat, 21 Teile Methyl methacrylat, 2 Teile Methacrylsäure und 14 Teile Emulgen 920 (hergestellt von der Kao Corporation) wurden in einen Reaktor gegeben, der mit einem Flügelrührer, einem Thermo meter, einem Draht zur Temperatursteuerung, sowie einem Rückflußkühler ausgestattet war. Die erhaltene Mischung wurde auf 100°C erhitzt und dann für 30 Minuten gerührt, wodurch eine gleichförmige Lösung erhalten wurde. Nachdem die Lösung auf 50°C abgekühlt war, wurde eine Lösung von 1,5 Teilen Azobisisobutyronitril (AIBN) und 10 Teilen Me thylmethacrylat in den Reaktor gegeben. Weiter wurden 135 Teile entionisiertes Wasser während 30 Minuten unter Rühren bei 1000 Upm tropfenweise in den Reaktor gegeben, wodurch eine wäßrige Suspension erhalten wurde. Die wäßrige Suspen sion wurde erneut für 3 Stunden auf 85°C erhitzt, um bei 150 Upm eine Reaktion durchzuführen, wodurch eine Emulsion B des Acrylats erhalten wurde. Diese Emulsion B des Acry lats hatte einen Anteil an nichflüchtigen Bestandteilen von 45%, einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,21 µm und eine Glasübergangstemperatur von 47°C.

Die weiteren verwendeten Komponenten waren wie folgt:
wasserlösliches Acrylatharz: hergestellt von Nippon Paint Co., Ltd., NV = 23%, Säurewert des Harzes = 55 KOH mg/g
Ruß: Special Black 4A (DEGUSSA CORP)
Titanoxid: R-960 (EI DUPONT DE NEMOURS CO)
Glättungsmittel Siliziumdioxid: SILCRON G601 (SCM CHEMICALS AND COLORS)
Oberflächenkonditionierer: TEGO WET KL 245 CHIDLEY & PETO COMPANY)
Entschäumer: SURFYNOL 104PA (hergestellt von Air Products Japan, Inc.)
Filmbildungshilfsmittel: N-Methyl-2-pyrrolidon

BEISPIELE 1-2 UND VERGLEICHSBEISPIELE 1-5

Aus den in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen wurden lackartige wäßrige Beschichtungszusammensetzungen herge stellt. In Tabelle 1 bezeichnet Emulsion A die Emulsion A des Poly(olefinchlorid)harzes und Emulsion B die Emulsion B des reinen Acrylatharzes.

Das Verfahren der Lackbeschichtung wurde auf die folgende Weise ausgeführt: Die lackartigen wäßrigen Beschichtungszu sammensetzungen der Beispiele 1-2 und der Vergleichsbei spiele 1-5 wurden mit Luft auf die Oberfläche eines Poly propylenmaterials als Beschichtung aufgesprüht und an schließend für 30 Minuten bei 80°C getrocknet, so daß die Dicke des getrockneten Films im Bereich zwischen 15 und 20 µm lag.

Die Eigenschaften der erhaltenen Beschichtungsfilme wurden in der unten beschriebenen Weise bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.

Bewertungsverfahren

Erscheinungsbild: Nadelstichporen, Krater und Flecken u. dgl. wurden mit dem Auge bewertet.

Haftung: Gemäß dem Schachbrettmuster-Testverfahren JIS K5400 (6,15) wurden in einem Abstand von 2 mm Schnitte in den getrockneten Film eingebracht und ein druckempfindli ches Klebeband auf die Schnitte aufgeklebt und anschließend ein Ende des Bandes angehoben um das Band nach oben abzu ziehen. Dieses Abziehverfahren wurde zweimal an derselben Stelle durchgeführt. Die Haftung wurde beurteilt aus der Anzahl der Quadrate, in denen die Beschichtung in einem An teil von nicht weniger als 50% der Fläche abgezogen wurde. Betrug die Anzahl 0, wurde dies als erfolgreich bewertet, war die Anzahl nicht geringer als 1 wurde dies als Mißer folg gewertet.

Wasserbeständigkeit: Da Teststück wurde für 24 Stunden in ein auf 40°C thermostatisiertes Wasser getaucht und dann herausgenommen, um zu beurteilen, ob auf dem Beschichtungs film Unregelmäßigkeiten aufgetreten waren oder nicht, und um die oben beschriebene Haftung genauer zu bewerten. Als Erfolg wurde gewertet, wenn kein Unterschied zum Erschei nungsbild gegenüber dem Ausgangszustand festzustellen war und wobei keine Ablösungen auftraten.

Beständigkeit gegenüber Motorenöl und Beständigkeit gegen über Schmierfett: Eine bestimmte Menge der unten angegebe nen Chemikalien wurde auf ein horizontal angeordnetes Test stück gegeben. Anschließend wurde das Teststück in einem Thermostaten für 2 Stunden auf 80°C erhitzt und dann her ausgenommen und anschließend dessen Oberfläche mit einem weichen Tuch abgerieben, das ein neutrales Tensid enthielt. Als Erfolg wurde gewertet, wenn sich der Oberflächenfilm nicht ablöste, wenn er mit einem Nagel angekratzt wurde. Bei der Bewertung der Beständigkeit gegenüber Motorenöl wurden 0,2 ml des Motorenöls "Pure Ultra Oil" (Marke) der Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha aufgetragen. Bei der Be urteilung der Beständigkeit gegenüber Schmierfett wurde 1 g extra feines Schmieröl "Multipurpose Grease" (Marke) der Honda Access Kabushiki Kaisha in einem Durchmesser von 25- 30 mm aufgetragen.

Wärme-Kratzbeständigkeit: Bei einem mit dem Beschichtungs film beschichteten Teststück wurde ein 1 cm breiter Strei fen des Beschichtungsfilm abgezogen, so daß ein Teststück erhalten wurde, bei dem an einem Ende die Oberfläche des Basismaterials freigelegt war. Das Teststück wurde für 30 Minuten bei 80°C in einem Ofen belassen und dann aus dem Ofen herausgenommen. Ein Werkzeug für den Kratztest, das eine Breite von 1 cm aufwies, einen Kantenwinkel von 90 und eine Belastung von 1 kg wurde auf den Beschichtungsfilm in einem Winkel von 30° angewandt, um diese mit einer Ge schwindigkeit von 50 mm/s zu zerkratzen, wobei geprüft wur de, ob sich der Beschichtungsfilm ablöste oder nicht. Als Erfolg wurde gewertet, wenn sich der Film nicht ablöste und als Mißerfolg wurde gewertet, wenn sich der Beschichtungs film ablöste.

Verschiedene Details der Erfindung können verändert werden, ohne den Kern der Erfindung oder ihren Umfang zu verlassen. Weiter soll die oben dargelegte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung nur der Erläuterung dienen und soll die Erfindung, wie sie in den folgenden Patentan sprüchen und deren Äquivalenten definiert ist, nicht be schränken.

Claims

1. Wäßrige Beschichtungszusammensetzung für Polsterungen von Automobilen, umfassend als wesentlichen Bestandteil ei ne Harzemulsion, wobei die Harzemulsion eine Emulsion A ei nes Poly(olefinchlorid)harzes und eine Emulsion B eines reinen Acrylatharzes in einem Gewichtsverhältnis (A/B) be zogen auf den Feststoffgehalt von 25/75-30/70 umfaßt, wo bei die Emulsion A des Poly(olefinchlorid)harzes eine Emul sion eines Poly(olefinchlorid)harzes mit einem Chlorgehalt von 22-25 Gew.-% bezogen auf den Feststoffgehalt und ei ner gewichtsgemittelten Molekülmasse von 60.000-80.000 ist, und wobei die Emulsion B des reinen Acrylatharzes eine Emulsion eines Acrylatharzes ist, das eine Glasübergang stemperatur von nicht weniger als 40°C aufweist.

2. Wäßrige Beschichtungszusammensetzung für Polsterungen von Automobilen nach Anspruch 1, welche eine Lackfarbe ist und ferner ein schuppenartiges anorganisches Pulver in ei nem Anteil von 60-75 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtstei len der Harzemulsion bezogen auf den Feststoffgehalt um faßt.