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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2006-00631642 ,
die am 5. Juli 2006 angemeldet worden ist und deren Offenbarung
durch Bezugnahme auf diese hierin einbezogen ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Softfeel-Wasserlack oder eine dünnwandige,
sich weich anfühlende
Farbe auf Wasserbasis.
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Derzeit
wird eine Vielfalt von Produkten auf den Automarkt gebracht, die
den Konsumentengeschmack ansprechen. Da dementsprechend Automobil-Innenverkleidungsteile
oder -gegenstände
hoher Qualität
in den Fokus der Aufmerksamkeit kommen, investieren die führenden
Autohersteller der Welt aktiv in die Entwicklung von hochqualitativen
Automobil-Innenräumen.
Verbesserungen des Automobil-Innenraums umfassen die Beschichtung
mit echtem Holz, Metallisierungsverfahren und sich weich anfühlender
Farbe auf Wasserbasis, etc. Zusätzlich
zu diesen Verbesserungen geht die Entwicklungstendenz zur Verwendung
von umweltfreundlichen Materialien und Verfahren.
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Eine
sich weich anfühlende
Farbe ist eine fortgeschrittene funktionale Farbe, die einen weiteren
Schritt nach den gewöhnlichen
Farben darstellt und zum Schutz des Äußeren von Teilen oder Produkten
verwendet wird. Sich weich anfühlende
Farbe kann in verschiedenen Farben und Dekorationen kommen. Die
sich weich anfühlende
Farbe wird verwendet, um Automobil-Innenraumgegenständen, die
von Fahrern und Passagieren regelmäßig berührt werden, eine weiche Haptik
hinzuzufügen.
Die weiche Haptik wird typischerweise durch ein Polyurethan-Harz
bereitgestellt, das aus Isocyanat und Polyol synthetisiert wird.
Eine Vielzahl von Ausführungen
der weichen Haptik kann durch Variieren der Gehalte und der molekularen
Anteile erreicht werden. Die erste Softfeel-Wasserlack, die im Jahre
2000 entwickelt worden ist, basierte auf Öl und in dieser ist ein Harz in
einem Lösemittel
dispergiert. Wegen des Geruchs und aufgrund von Umweltproblemen
bei einer ölbasierten Haptikfarbe
werden derzeit wasserbasierte Haptikfarben verwendet.
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Ein
Softfeel-Wasserlack ist eine Farbe, in der ein Harz in Wasser dispergiert
ist. Diese wird gegenwärtig
in den meisten hochpreisigen Automobilen verwendet. Sogar in kostengünstigen
Autos wird diese häufig verwendet,
um ein einheitliches Konzept anzubieten. Die meisten Teile, bei
denen Softfeel-Wasserlacke verwendet werden, sind die Instrumententafel,
die Türverkleidung,
die Konsolenabdeckung, das mittlere Stirnbrett, usw..
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Softfeel-Wasserlack mit einer Beschichtungsdicke
von etwa 20 bis etwa 25 μm
bereit, aufweisend: (a) ungefähr
15 bis ungefähr
20 Gew.-% Polyesterpolyol, (b) etwa 5 bis etwa 10 Gew.-% Polycarbonat/Polyol,
(c) etwa 5 bis etwa 12 Gew.-% von gelbstich-verhindernden Isocyanatharz
als Härtemittel,
(d) etwa 0,3 bis etwa 2 Gew.-% hydropiles Harz, (e) etwa 35 bis
etwa 55 Gew.-% von deionisiertem Wasser, (f) etwa 2 bis etwa 5 Gew.-%
eines Pigments, das als additiv verwendet wird, (g) etwa 0,5 bis
2 Gew.-% eines Lichtstabilisators, (h) etwa 0,3 bis etwa 2 Gew.-%
eines Verdickers, (i) etwa 3 bis etwa 7 Gew.-% eines Mattierungsmittels
und (j) etwa 2 bis etwa 5 Gew.-% eines aliphatischen organischen
Solventen.
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In
einer Ausführungsform
wird das gelbstichverhinderde Isocyanatharz aus einer Gruppe ausgewählt bestehend
aus Isophondiisocyanat und hydrophilem Hexamethylen-Diisocyanat.
In einer anderen Ausführungsform
ist das wassersüchtige
Harz ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus einer Auswahl von dimethylolpropionischer
Säure und
dimethylolbutanoischer Säure.
In einer anderen Ausführungsform
ist das Pigment ausgewählt
aus einer Gruppe bestehend aus TiO2, schwarzem
Kohlenstoff, einem gelbem Pigment, einem blauen Pigment, einem grünen Pigment
und einem roten Pigment. In einer anderen Ausführungsform ist der Lichtstabilisator
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus einem UV-Absorptionsmittel und einem UV-HALS.
In einer anderen Ausführungsform
ist der Verdicker ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus einem Acryl-Verdicker und einem Urethan-Verdicker.
In einer anderen Ausführungsform
ist das Mattierungsmittel ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Kieselsäure, einem aliphatischen Kohlenwasserstoffwachs
und einem Kieselsäurewachs.
In einer anderen Ausführungsform
ist das aliphatische, organische Lösungsmittel ausgewählt aus
einer Gruppe bestehend aus einer Acetatverbindung und einem Alkylen-Glykol-Methylether.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Softfeel-Wasserlack mit einer verglichen mit
der konventionellen wasserbasierten Weichfühl-Farbe (etwa 35 bis etwa
40 μm) reduzierten
Schichtdicke von etwa 20 bis etwa 25 μm, während andere Schichteigenschaften
(Abriebwiderstand, Adhäsionsvermögen) und
der Weichfühleffekt
aufrecht erhalten bleiben.
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Vorzugsweise
umfasst der Softfeel-Wasserlack nach der vorliegenden Erfindung
etwa 15 bis etwa 20 Gew.-% Polyester-Polyol, etwa 5 bis etwa 10
Gew.-% Polycarbonat-Polyol,
etwa 5 bis etwa 12 Gew.-% eines vergilbungsverhindernden Isocyanatharzes
als Härtungsmittel,
etwa 0,3 bis 2 Gew.-% eines hydrophilen Harzes, etwa 35 bis etwa
55 Gew.-% eines deionisierten Wassers, etwa 2 bis etwa 5 Gew.-%
eines Pigments als ein Additiv, etwa 0,5 bis etwa 2 Gew.-% eines
Lichtstabilisators, etwa 0,3 bis etwa 2 Gew.-% eines Verdickers, etwa
3 bis etwa 7 Gew.-% eines Vermattungsmittels und etwa 2 bis etwa
5 Gew.-% eines aliphatischen organischen Lösungsmittels und hat einen
Feststoffanteil von etwa 5 bis etwa 60 Gew.-%.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird Polyesterpolyol und Polycarbonatpolyol
als Beimischung verwendet. Vorzugsweise hat das Polyesterpolyol
und das Polycarbonatpolyol ein Molekulargewicht von etwa 8.000 bis
etwa 15.000 Dalton. Wenn das Molekulargewicht geringer als etwa
8.000 Dalton ist, kann es schwierig sein, einen Weichfühleffekt
zu erzielen. Im Gegensatz hierzu neigen die Schichteigenschaften
(Adhäsionsfähigkeit, Abriebfestigkeit,
Kratzer-Resistenz, etc.) dazu, sich zu verschlechtern, wenn das
Molekulargewicht größer als etwa
15.000 Dalton ist. Wenn der Gehalt an Polyesterpolyol geringer als
etwa 15 Gew.-% ist, verringert sich der Härtegrad. Im Gegensatz dazu
tendieren die Ablagerungseigenschaft und die Adhäsionseigenschaft zu einer Verschlechterung,
wenn der Gehalt an Polyester-Polyol größer als etwa 20 Gew.-% ist.
Wenn der Gehalt an Polycarbonat-Polyol geringer als etwa 5 Gew.-%
ist, tendieren die Schichteigenschaften wie die Adhäsionseigenschaft
und die Abriebfestigkeit zu einer Verschlechterung. Im Gegensatz
dazu ist es schwierig, ein Gefühl der
Weichheit zu erreichen, wenn der Gehalt an Polycarbonat-Polyol größer als
etwa 10 Gew.-% ist, und darüber
hinaus kann ein offensiver Geruch entstehen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
schließt
das vergilbungshindernde Isocyanatharz Isophrone-Diisocyanat und
hydrophiles Hexamethylen-Diisocyanat ein, jedoch ist dieses nicht
darauf beschränkt. Wenn
der Gehalt an vergilbungshinderndem Isocyanatharz kleiner als etwa
5 Gew.-% ist, kann eine Vergilbung beim Härten auftreten. Im Gegensatz
dazu kann ein Ausbleichen entstehen und sich die Wasserfestigkeit
verringern, wenn der Anteil an vergilbunghinderndem Isocyanatharz
größer als
etwa 12 Gew.-% ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
schließt
das hydrophile Harz dimethylolpropionische Säure und dimethylolbutanoische
Säure ein,
jedoch ist dieses nicht darauf beschränkt. Wenn der Gehalt an hydrophilem Harz
geringer als etwa 0,3 Gew.-% ist, können sich die Ablagerungseigenschaften
aufgrund ungenügender Dispersion
verschlechtern. Im Gegensatz hierzu können die Adhäsionseigenschaften
abnehmen (während Re-Coating),
wenn der Gehalt an hydrophilem Harz größer als etwa 2 Gew.-% ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
schließt
das deionisierte Wasser ein, ohne darauf eingeschränkt zu sein:
Das natürliche
Wasser, in dem Kationen wie Natrium, Kalzium und Anionen wie Chloride,
Sulfate entfernt worden sind. Wenn der Gehalt an deionisiertem Wasser
geringer als etwa 35 Gew.-% ist, muss zur Verbesserung der Dispersionsfähigkeit
der Gehalt an hydrophilem Harz vergrößert werden. Im Gegensatz dazu
nimmt der Feststoffgehalt ab, wenn der Gehalt an deionisiertem Wasser
größer als
etwa 55 Gew.-% ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
schließen
die Pigmente ein, ohne darauf eingeschränkt zu sein: TiO2,
schwarzer Kohlenstoff, ein gelbes Pigment, ein blaues Pigment, ein
grünes
Pigment und ein rotes Pigment. In einer beispielsweisen Ausführungsform
werden die Pigmente zusammengemischt, um die gewünschte Farbe herzustellen.
Wenn der Gehalt an Pigment geringer als etwa 2 Gew.-% ist, sind
die Farbgebung und die Abdeckung ungenügend. Im Gegensatz dazu können sich
die Beschichtungseigenschaften wie Hitzebeständigkeit und Lichtbeständigkeit
verschlechtern, wenn der Gehalt an Pigment größer als etwa 5 Gew.-% ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
schließt
der Lichtstabilisator eine Mischung aus einem UV-Absorptionsmittel und einem UV-HALS
ein ohne darauf beschränkt
zu sein. In einer stärker
bevorzugten Ausführungsform,
werden der UV-HALS und das UV-Absorptionsmittel
mit einem Verhältnis
von etwa 2 zu 1 bezogen auf das Gewichtsgemisch. Wenn der Gehalt
an Lichtstabilisator geringer als etwa 0,5 Gew.-% ist, kann ein
Vergilben auftreten und der Glanz abnehmen. Im Gegensatz hierzu
kann die Schichtoberfläche
instabil werden, wenn der Gehalt an Lichtstabilisator größer als
etwa 2 Gew.-% ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
schließt
der Verdicker einen Acrylverdicker und einen Urethanverdicker ein,
ohne auf diese beschränkt
zu sein. Wenn der Gehalt an Verdickungsmittel kleiner als etwa 0,3 Gew.-%
ist, kann die Farbe beim Beschichten herunter rieseln. Im Gegensatz
hierzu kann bei einem Verdickungsmittelanteil von mehr als 2 Gew.-%
die Gefäßlebenszeit
verschlechtert werden und die Ablagerungseigenschaft ein Problem
werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
schließt
das Markierungsmittel ein: Kieselsäure, ein aliphatisches Hydrocarbonwachs
und ein Kieselsäurewachs,
ohne jedoch darauf beschränkt
zu sein. In einer mehr bevorzugten Ausführungsform kann Kieselsäure oder
ein Kieselsäurewachs
verwendet werden. Wenn der Gehalt an Mattierungsmittel größer als
etwa 7 Gew.-% ist, kann die Farbe empfindlich für Kratzer sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
schließt
das aliphatische organische Lösungsmittel
eine Acetatverbindung und einen Alkylen-Glykol-Methylether ein,
ohne darauf beschränkt
zu sein. In einer bevorzugten Ausführungsform hat das aliphatische
organische Lösungsmittel
eine gehobene Dispersionsstabilität. In einer noch mehr bevorzugten
Ausführungsform
umfasst das aliphatische organische Lösungsmittel Methylacetat, Propylacetat,
Butylacetat, Ethylen-Glykol-Methylether, Diethylen-Glykol-Methylether,
Butylen-Glykol-Methylether, Dibutylen-Glykol-Methylether, Propylen-Glykol-Methylether
und Dipropylen-Glykol-Methylether,
ohne darauf eingeschränkt
zu sein. Wenn der Gehalt an dem aliphatischen organischen Lösungsmittel
geringer als etwa 2 Gew.-% ist, verschlechtert sich das Oberflächen-Leveling,
während
im Gegensatz hierzu ein Bleichen beim Härten auftreten kann, wenn der
Gehalt an dem aliphatischen organischen Lösungsmittel größer als
etwa 5 Gew.-% ist.
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Die
dünnwandige
basierte Weichfühl-Farbe
der vorliegenden Erfindung kann weiter verschiedene Additive aufweisen,
die ein Nässmittel
und ein thixotropisches Mittel aufweisen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
Der Gehalt an solchen Additiven kann abhängig von der finalen Verwendung
oder den Eigenschaften des Produkts oder anderen Faktoren eingestellt
sein.
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Beispiel 1 und Vergleichsbeispiele 1–3
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Eine
wasserbasierte Grundierungsmasse wurde als Schicht mit einer Dicke
von etwa 7 bis 10 μm
auf Polypropylen-Testexemplaren (HT240, Hyundai Engineering Plastics)
aufgetragen, um die Adhäsionseigenschaften
zwischen dem Probestück-Material
und der Farbe zu verbessern. Nach dem Trocknen bei etwa 80°C über etwa
10 Minuten wurden die in der Tabelle 1 aufgelisteten Softfeel-Wasserlacke mit einer
Dicke von etwa 20 bis etwa 25 μm
als Schicht aufgetragen, dann nach dem Halten bei Raumtemperatur über etwa
10 Minuten wurden die Testexemplare über etwa 20 Minuten bei etwa
80°C zur
Fertigstellung getrocknet.
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Die
Testexemplare des Beispiels 1 und die Vergleichsbeispiele 1–3 wurden
erhalten durch Einstellung der Gewichtsproportionen eines Polyester-Polyols
mit einem Molekulargewicht von etwa 10.000 Dalton und einem Polycarbonat-Polyol
mit einem Molekulargewicht von etwa 10.000 Dalton.
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Eine
2,5:1 (in Bezug auf das Gewicht)-Mischung aus schwarzem Kohlenstoff
und TiO
2 wurde als anorganisches Pigment
verwendet. Für
den Lichtstabilisator wurde eine 2:1-Mischung (bezogen auf das Gewicht)
eines UV-HALS und eines UV-Absorptionsmittels verwendet. Für das Lösungsmittel
wurde eine 1:1-Mischung (in Bezug auf das Gewicht) von Propylen-Glykol-Methylether
und Dipropylen-Glykol-Methylether
verwendet. Tabelle 1
| | Vergleichsbei-spiel
1 | Vergleichsbei-spiel
2 | Beispiel 1 | Vergleichsbei-spiel
3 |
| Harz | Polyesterpolyol
[Bayhydur PR-340, BAYER] | 25 | 22,5 | 17,5 | 12,5 |
| Polycarbonatpolyol
[PC 51, Noveon] | 0 | 2,5 | 7,5 | 12,5 |
| | Hydrophiles
Hexamethylendiionicyanat [WF2102, Rhodia] | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Dimethylolpropionische Säure [Aldrich] | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Additive | Anorganisches
Pigment | TiO2
[R-902, DUPont] Carbon Black [MA-100, Mitsubishi] | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Lichtstabilisator | UV
HALS [Tinuvin 292, Ciba] UV-Absorptionsmittel [Tinuvin 1130, Ciba] | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| Verdicker | Urethan-Verdicker [Rheo-late 244,
Elimentis] | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| Mattierungsmittel | Kieselsäure [Acematt TS-100,
Degussa] | 6 | 6 | 6 | 6 |
| Lösemit-tel | Propylen-Glykol-Methylether [ARCOSOLV
PM, LYONDELL], Dipropylen-Glykol-Methylether
[ARCOSOLV DPM, LYONDELL] | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Wasser | Deionisiertes
Wasser | 50 | 50 | 50 | 50 |
| Total | 100 | 100 | 100 | 100 |
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Testbeispiel: Physikalischer Eigenschaftstest
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(Adhäsionseigenschaft
bei Zimmertemperatur)
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Bei
jedem Testexemplar wurden 11 Querschnitte jeweils in horizontaler
und in vertikaler Richtung mit einem Intervall von etwa 2 mm erstellt.
Die Oberfläche
des Probeexemplars wurde sauber gebürstet und ein Klebeband mit
angemessener Weite und Länge
fest befestigt. Dann wurde das Klebeband von einer Seite in einem
90°-Winkel
weg gezogen und die Zahl der abgeschälten Flächenteile von insgesamt 100
Flächenteilen wurde
gezählt.
Die Zahl der abgeschälten
Flächeteile
repräsentiert
das Maß der
Adhäsionseigenschaft
und je größer die
Zahl der abgeschälten
Flächenteile
ist, umso schlechter ist die Adhäsionseigenschaft.
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Die
Adhäsionseigenschaft
bei erhöhter
Temperatur: Derselbe Test wie zuvor beschrieben wurde durchgeführt, nachdem
das Testexemplar etwa 300 Stunden bei etwa 100°C und dann etwa 1 Stunde lang
bei Raumtemperatur gehalten worden ist.
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Die
Adhäsionseigenschaft
nach dem Aussetzen ans Licht: Das Testexemplar wurde dem Xenonlichtbogen
unter folgenden Bedingungen ausgesetzt: Black Panel-Temperatur =
89 ± 3°C, Feuchtigkeit
= 50 ± 5% RH,
Leuchtkraft = 0,55 ± 0,02
W/m2nm (bei 340 nm). Wenn der Gesamtbetrag
der Durchstrahlung 1050 kJ/m2 erreicht hat,
wurde das Testexemplar mit einer neutralen Reinigungslösung abgewaschen
und in Luft getrocknet. Nach dem etwa 1 Stunde langem Halten bei
Raumtemperatur wurde der zuvor genannte Adhäsionseigenschaftstest ausgeführt.
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Der
trockene Abriebtest: Das Testexemplar wurde an einem Baumwoll-Segeltuch
und von diesem unter folgender Bedingung gerieben: Last = 1 kgf,
Geschwindigkeit = 30 Zyklen/min, Reibungshieb = 100 mm. Die Anzahl
der Wirkungen („exposure") der ursprünglichen
Oberfläche
wurde gezählt.
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Jeder
Test wurde fünfmal
ausgeführt
und das Testergebnis wurde gemittelt. Das daraus resultierende Ergebnis
ist in der nachstehenden Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
| | Adhäsion bei Raumtemperatur (#
der abgeschälten
Quadrate) | Adhäsion bei
erhöhter
Temperatur (# der abgeschälten
Quadrate) | Adhäsion nach dem
Aussetzen ans Licht (# der abgeschälten Quadrate) | Trockenabrieb
(# der Beanspruchung der ursprünglichen
Oberfläche) |
| Vergleichbeispiel
1 | 3 | 75 | 100 | 150 |
| Vergleichbeispiel
2 | 0 | 1 | 7 | 800 |
| Beispiel
1 | 0 | 0 | 0 | 2.400 |
| Vergleichbeispiel
3 | 0 | 0 | 0 | 2.700 |
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Wie
in der voran stehenden Tabelle 2 zu sehen ist, wurden gemäß der Erhöhung des
Gehalts an Polycarbonats-Polyol
verbessert: Die gesamten Schichteigenschaften einschließlich der
Adhäsionsfähigkeit
bei Raumtemperatur, der Adhäsionsfähigkeit
bei erhöhter
Temperatur, der Adhäsionsfähigkeit
nach der Einwirkung von Licht und die Abriebfestigkeit. Wie in dem
Vergleichsbeispiel 1 und dem Vergleichsbeispiel 2 gesehen werden
kann, ist die Adhäsionsfähigkeit
und die Abriebfestigkeit sogar mit einem geringen Gehalt an Polycarbonat-Polyol
beträchtlich
erhöht,
während,
wie es in dem Beispiel 1 gesehen werden kann, eine sehr gute Schicht-Adhäsionsfähigkeit
mit einem Polycarbonat-Polyol-Gehalt von ungefähr 7,5% erreicht werden konnte. Das
Vergleichsbeispiel 3 zeigte die beste Adhäsionsfähigkeit und Abriebfestigkeit,
jedoch war die Beschichtung zu hart, als dass eine weiche Haptik
erreicht werden konnte. Um die zuvor genannten Beispiele zusammenzufassen,
hatte ein Softfeel-Wasserlack mit einem Polycarbonat-Gehalt von
etwa 7,5% (Beispiel 1) zufrieden stellende Schichteigenschaften
und eine weiche Haptik.
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Softfeel-Wasserlack bereit, die eine reduzierte
Schichtdicke von etwa 20 bis etwa 25 Mikrometer hat.
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Fachleute
werden zu schätzen
wissen, dass die Konzepte und spezifischen Ausführungsformen, die in der voran
gegangenen Beschreibung offenbart worden sind, ohne weiteres als
Basis für
ein Modifizieren oder einen Entwerfen anderer Ausführungsformen,
bei denen dieselben Zwecke der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden,
verwendet werden können.
Fachleute werden auch schätzen,
dass solche äquivalenten Ausführungsformen
nicht von Grundgedanken und dem Umfang der vorliegenden Erfindung,
wie er in den beigefügten
Ansprüchen
angegeben ist, abweichen.