DE102015223170A1

DE102015223170A1 - Zusammensetzung mit glatter textur für ein-schicht-ein-brand-beschichtung

Info

Publication number: DE102015223170A1
Application number: DE102015223170.4A
Authority: DE
Inventors: Eun Ju Noh; Woo Chul Jung; Min Hee Lee; Yong Chul Lee; Dea Geun OH; Young Seok Kim; Ji Yeon JUNG; Jae Beom Ahn
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp; Noroo Bee Chemical Co Ltd
Current assignee: NOROO AUTOMOTIVE COATINGS CO., LTD., HWASEONG-, KR; Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2015-11-24
Publication date: 2016-06-16
Anticipated expiration: 2035-11-25
Also published as: DE102015223170B4; KR20160072346A; CN105694698B; KR101704138B1; US20160168417A1; CN105694698A; JP2016113610A; JP6632870B2; US9920158B2

Abstract

Eine Beschichtungszusammensetzung für Ein-Schicht-Ein-Brand-Beschichtung schließt ein Harz, ein Pigment, ein Lösungsmittel und ein allgemeines Additive in. Das Harz ist eine Acryl-modifiziertes Urethanharz, das durch Polymerisieren von Polycarbonatdiol, Polyesterdiol, einem Acrylharz und einem Isocyanatmonomer hergestellt wird. Die Beschichtungszusammensetzung unter Einsatz von Ein-Schicht-Ein-Brand-Beschichtung kann eine weiche Textur, hervorragende chemische Resistenz und Haftung bereitstellen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Beschichtungszusammensetzung für 1-Schicht-1-Brand-Beschichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung eine umweltfreundliche, Benzol-, Toluol- und Xylol(BTX)-freie Beschichtungszusammensetzung mit glatter Textur für 1-Schicht-1-Brand-Beschichtung, die ein Acryl-modifiziertes Urethanharz als Substrat, das sowohl die natürlichen Charakteristika eines Urethanharzes und die hervorragende chemische Resistenz und natürlichen Charakteristika eines Acrylharzes aufweist, enthält.
HINTERGRUND
Kürzlich, als der Einsatz von Ledermaterialien und ähnlichem für die Fahrzeuginnenausstattung zunahm, wurden die physikalischen Eigenschaften und Charakteristika von Beschichtungszusammensetzungen verbessert. In der Fahrzeuginnenausstattung wird eine sich weich anfühlende Beschichtung, die ein verbessertes weiches Berührungsgefühl aufweist, hauptsächlich für Fahrzeuginnenteile eingesetzt, mit denen der Fahrer oder ein Mitfahrer häufig in Kontakt kommen können. Wenn die Beschichtung aufgebracht wird, wird ein Beschichtungsfilm durch eine 2-Schicht-1-Brand-Beschichtung gebildet. Für Haftung und Farbe wird eine Primärbeschichtung aufgebracht, und dann wird eine Sekundärbeschichtung aufgebracht um eine weiche Textur bereitzustellen. Die Kosten des Verfahrens und die Verarbeitungszeit steigen wegen der Anwendung der Aufbringung und des Trocknens der Grundierungsbeschichtung, einer Farb-Basis-Beschichtungszusammensetzung und einer Top-Coat-Beschichtungszusammensetzung in dieser Reihenfolge, und während des Verfahrens werden die Mengen an flüchtigen organischen Verbindungen (volatile organic compounds, VOCs) und an schädlichen Luftschadstoffen (hazardous air pollutants, HAPs), die erzeugt werden, im Vergleich zu einer 1-Schicht-1-Brand-Öl-Acryl-Lackierungsbeschichtung, bei der nur die Primärbeschichtung aufgetragen wird, erhöht. Dementsprechend wird eine umweltfreundliche BTX-freie 1-Schicht-1-Brand-Beschichtungszusammensetzung benötigt, die sowohl die Verarbeitbarkeit der Öl-Acryl-Lackierungsbeschichtungszusammensetzung und die glatte Oberfläche der Beschichtung verbessern kann.
Beispielsweise wurde eine 1-Schicht-1-Brand-Beschichtung, die eine Öl-Acryl-Lackbeschichtungszusammensetzung einsetzt, verwendet. Die 1-Schicht-1-Brand-Beschichtung weist gute physikalische Eigenschaften wie Hitzeresistenz, Feuchtigkeitsresistenz, Haftung und ähnliches auf. Allerdings weist die 1-Schicht-1-Brand-Beschichtungszusammensetzung gemäß des Standes der Technik eine schwache Kratzresistenz auf und liefert kein geschmeidiges Berührungsgefühl, wenn ein Fahrer oder Mitfahrer den Beschichtungsfilm berührt.
Eine hoch elastische Beschichtungszusammensetzung, die ein Polyurethanharz auf Basis einer Polyesterpolycarbonatmischung einsetzt, wurde zum Verbessern der Kratzfestigkeit eines Beschichtungsfilms und zum Schutz der beschichteten Oberfläche eingesetzt. Die hoch elastische Beschichtungszusammensetzung gemäß des verwandten Standes der Technik stellt eine ästhetische Verbesserung und Geschmeidigkeit bereit und verstärkt die beschichtete Oberfläche. Da allerdings eine 2-Schicht-1-Brand-Beschichtung eingesetzt wird, steigen im Vergleich zum Öl-Acryl-Lack die Kosten des Verfahrens, die Arbeitszeit und die Bildung flüchtiger organischer Verbindungen und gefährlicher Luftschadstoffe.
Die oben in diesem Abschnitt zum Hintergrund offenbarte Information dient lediglich der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und kann daher Informationen enthalten, die nicht zum Stand der Technik gehören, der dem Durchschnittsfachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung wurde in dem Bestreben gemacht, die oben beschriebenen Probleme in Verbindung mit dem Stand der Technik zu lösen.
Ein Gesichtspunkt des vorliegenden erfinderischen Konzepts stellt eine umweltfreundliche, Benzol-, Toluol- und Xylol-(BTX)-freie Beschichtungszusammensetzung bereit, die ein Acryl-modifiziertes Urethanharz enthält, als ein Substrat mit hervorragender Textur, chemischer Resistenz, chemischer Resistenz und Haftung, und die als 1-Schicht-1-Brand-Beschichtungszusammensetzung einsetzbar ist.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts schließt eine Beschichtungszusammensetzung zur 1-Schicht-1-Brand-Beschichtung ein Harz, ein Pigment, ein Lösungsmittel und ein allgemeines Additiv ein. Das Harz ist ein Acryl-modifiziertes Urethanharz, das durch Polymerisierung von Polycarbonatdiol, Polyesterdiol, einem Acrylharz und einem Isocyanatmonomer hergestellt wird.
Die Beschichtungszusammensetzung kann das Acryl-modifizierte Urethanharz zu 30 bis 70 Gew.%, das Pigment zu 5 bis 30 Gew.%, das Lösungsmittel zu 20 bis 50 Gew.% und das allgemeine Additiv zu 0,1 bis 10 Gew.% umfassen.
Das Acryl-modifizierte Urethanharz kann durch Polymerisation eines Harzes bestehend aus Polycarbonatdiol zu 30 bis 60 Gew.%, Polyesterdiol zu 20 bis 40 Gew.% und einem Acrylharz zu 10 bis 30 Gew.%, und dem Isocyanatmonomer, so dass ein Molverhältnis von [NCO]/[OH] von 1 bis 1,2 gebildet wird, hergestellt werden.
Das Acryl-modifizierte Urethanharz kann ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 30.000 bis 50.000, ein Hydroxylgruppengehalt von 0 bis 2 % und einen Feststoffgehalt von 40 bis 60 Gew.% aufweisen.
Das Polycarbonatdiol kann ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 500 bis 5.000 und einen Hydroxylgruppengehalt von 0,7 bis 7 % aufweisen.
Das Polyesterdiol kann ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 500 bis 5.000 und einen Hydroxylgruppengehalt von 0,7 bis 7 % aufweisen.
Das Acrylharz kann ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 20.000 bis 40.000 und einen Hydroxylgruppengehalt von 0,5 bis 3,0 % aufweisen.
Das Isocyanatmonomer kann mindestens eines sein, das aus der Gruppe, bestehend aus Toluoldiisocyanat, 4,4-Diphenylmethandiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat und Dicyclohexylmethandiisocyanat ausgewählt ist.
Das allgemeine Additiv kann mindestens eines sein, das aus der Gruppe, bestehend aus einem UV-Stabilisierungsmittel, einem Gleitmittel, einem Katalysator und einem Silber-Haftungsverbesserer ausgewählt ist.
Weitere Gesichtspunkte und beispielhafte Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts werden unten diskutiert.
Es versteht sich, dass der Begriff "Fahrzeug" oder "Fahrzeug-" oder ein anderer ähnlicher Begriff, wie hier verwendet, Motorfahrzeuge im allgemeinen einschließt, wie Personenwagen, einschließlich Sports-Utility-Vehicles (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene gewerbliche Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich verschiedener Boote und Schiffe, Flugzeuge und ähnliches, und Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, Plug-in-Hybrid-elektrische Fahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere mit alternativem Treibstoff (z.B. Treibstoff, der von anderen Ressourcen außer Erdöl abgeleitet ist) betriebene Fahrzeuge einschließt. Wie hier verwendet, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Energiequellen aufweist, beispielsweise sowohl Benzin- als auch elektrische betriebene Fahrzeuge.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden wird nun im Detail auf verschiedene Ausführungsformen des vorliegenden erfinderischen Konzepts Bezug genommen, deren Bespiele in den begleitenden Zeichnungen illustriert sind und die unten beschrieben werden. Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung die Erfindung nicht auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränken soll. Im Gegenteil soll die Erfindung nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abdecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, die im Geist und Bereich der Erfindung eingeschlossen sein können, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Beschichtungszusammensetzung für eine 1-Schicht-1-Brand-Zusammensetzung, die ein Harz, ein Pigment, ein Lösungsmittel und ein allgemeines Additiv umfasst. Die Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Acryl-modifiziertes Urethanharz als Hauptinhaltsstoff. Das Acryl-modifizierte Urethanharz ist ein Polymermaterial, das aus einem Urethanharz (Polyurethan), das weiche Textur und hervorragende chemische Resistenz aufweist, und einem Acrylharz (Polyacryl), das gute chemische Resistenz und Hafteigenschaften aufweist, besteht.
Speziell umfasst die Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Offenbarung das Acryl-modifizierte Urethanharz zu 30 bis 70 Gew.%, das Pigment zu 5 bis 30 Gew.%, das Lösungsmittel zu 20 bis 50 Gew.% und das allgemeine Additiv zu 0,1 bis 10 Gew.%.
Jeder Inhaltsstoff der Beschichtungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung wird im Detail wie folgt beschrieben.
(1) Acryl-modifiziertes Urethanharz
Das Acryl-modifizierte Urethanharz umfasst ein Urethanharz (Polyurethan) und ein Acrylharz (Polyacryl) und weist ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 30.000 bis 50.000, einen Hydroxylgruppengehalt von 0 bis 2 mol% und einen Feststoffgehalt von 40 bis 60 Gew.% auf.
Das Acryl-modifizierte Urethanharz kann durch Polymerisation von Polycarbonatdiol, Polyesterdiol, einem Acrylharz und einem Isocyanatmonomer hergestellt werden. Mit anderen Worten kann das Acryl-modifizierte Urethanharz durch Polymerisation eines Harzes, bestehend aus Polycarbonatdiol zu 30 bis 60 Gew.%, Polyesterdiol zu 20 bis 40 Gew.% und dem Acrylharz zu 10 bis 30 Gew.% auf Basis des Gesamtgewichts des Acryl-modifizierten Urethanharzes und einer Menge des Isocyanatmonomers, um ein [NCO]/[OH]-Molverhältnis von 1 bis 1,2 bereitzustellen, hergestellt werden. Ein Lösungsmittel für die Polymerisationsreaktion kann mindestens eines sein, das aus der Gruppe, bestehend aus Keton-basierten, Ester-basierten und Kohlenwasserstoff-basierten Lösungsmitteln ausgewählt ist. Der Gehalt des Lösungsmittels, das in der Polymerisationsrektion eingesetzt wird, kann in Abhängigkeit von der Beschichtungsfilmdicke und dem Beschichtungsfilm-Bildungsverfahren variiert werden. Der Gehalt des Lösungsmittels kann 10 bis 40 Gew.% auf Basis des Feststoffgehalts der eingesetzten Rohmaterialien sein.
Der Gehalt des Acryl-modifizierten Urethanharzes, das in der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Offenbarung enthalten ist, kann im Bereich von 30 bis 70 Gew.% auf Basis des Feststoffgehalts liegen. Wenn der Gehalt des Acryl-modifizierten Urethanharzes, das in der Beschichtungszusammensetzung enthalten ist, weniger als 30 Gew.% beträgt, so können die physikalischen Eigenschaften des Beschichtungsfilms wie Acetonresistenz, Resistenz gegenüber Sonncreme und ähnliches abnehmen, und wenn der Gehalt über 70 Gew.% ist, kann sich die Lagerstabilität verschlechtern und die Verarbeitbarkeit während des Beschichtens kann reduziert sein.
Das in der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Offenbarung enthaltene Acryl-modifizierte Urethanharz kann vorher durch eine Polymerisationsreaktion von Polycarbonatdiol, Polyesterdiol, dem Acrylharz und dem Isocyanatmonomer hergestellt werden.
Als Polycarbonatdiol, das für das Acryl-modifizierte Urethanharz eingesetzt wird, kann ein Polycarbonatdiol mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 500 bis 5.000, eine Hydroxylgruppengehalt von 0,7 bis 7 mol% und einem Feststoffgehalt von 100 % eingesetzt werden. Das Polycarbonatdiol kann vor Gebrauch durch ein allgemeines Polymerisationsverfahren hergestellt werden. Die Polycarbonatdiolverbindung wird durch eine Kondensationsreaktion einer Alkoholverbindung und einer Carbonatverbindung hergestellt. Das bedeutet, dass das Polycarbonatdiol durch die Kondensationsreaktion der Alkoholverbindung, wie Hexandiol, Cyclohexandimethanol und ähnlichem und der Carbonatverbindung, die Diethylcarbonat enthält, hergestellt werden.
Das Polyesterdiol mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 500 bis 5.000, einem Hydroxylgruppengehalt von 0,7 bis 7 mol% und einem Feststoffgehalt von 100 Gew.% kann als Polyesterdiol eingesetzt werden, das für die Herstellung des Acryl-modifizierte Urethanharzes eingesetzt wird. Das Polyesterdiol kann vorher durch ein allgemeines Polymerisationsverfahren hergestellt werden. Die Polyesterdiolverbindung kann durch Kondensationsreaktion eines Alkohols, wie Methylpropandiol, Diethylenglycol und ähnlichen und einer Säure, wie Adipinsäure, Isophthalsäure und ähnlichem, hergestellt werden.
Das Acrylharz, das ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 20.000 bis 40.000, einen Hydroxylgruppengehalt von 0,5 bis 3,0 mol% und einen Feststoffgehalt von 40 bis 60 Gew.% aufweist, kann als das Acrylharz für die Herstellung des Acryl-modifizierten Urethanharzes eingesetzt werden, um die Verarbeitbarkeit der Beschichtung und Produktivität zu verbessern. Das Acrylharz kann durch Radikalpolymerisation verschiedener Sorten von Monomeren mit Doppelbindung vom Vinyl-Typ, wie einem Monomer auf Acrylbasis oder einem Monomer auf Methacrylbasis, unter Verwendung eines Pyrolyseinitiators in einer Lösung hergestellt werden. Das Polymerisationsverfahren des Acrylharzes wird im Detail wie folgt beschrieben.
Ein Lösungsmittel, wie ein Acetat, ein Keton und ähnliches, wird in einen Vierhalskolben gegeben, der mit einem Rührer, einem Kühler und einem Thermometer versehen ist. Dann werden Monomere, wie ein Monomer auf Acrylbasis und ein Monomer auf Methacrylbasis, und ein Initiator in das Lösungsmittel bei einer Temperatur von 100 bis 130°C über 2 bis 5 Stunden zugetropft, während die Temperatur des Reaktors bei 100 bis 130°C gehalten wird. Nach Beendigung des Zutropfens wird die resultierende Lösung für 0,5 bis 1 Stunde gehalten und dann wird zusätzlich mit Lösungsmittel verdünnter Initiator über 0,5 bis 1 Stunde zugetropft. Nach dem Zutropfen des zusätzlichen Initiators wird die resultierende Lösung bei der gleichen Temperatur für 2 bis 3 Stunden gehalten, und dann mit Kältepackung versehen, wodurch das Acrylharz mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 20.000 bis 40.000, einem Hydroxylgruppengehalt von 0,5 bis 3,0 % und einem Feststoffgehalt von 50 Gew.% hergestellt wird.
Als Isocyanatmonomer kann eine multifunktionale Isocyanatverbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen im Mittel eingesetzt werden, beispielsweise mindestens eine ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Toluoldiisocyanat, 4,4-Diphenylmethandiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Dicyclohexylmethandiisocyanat und einem davon abgeleiteten multifunktionellen Isocyanat, beispielsweise kann mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Isophorondiisocyanat und Dicyclohexylmethandiisocyanat eingesetzt werden. Um das Acryl-modifizierte Urethanharz zu polymerisieren, kann das Isocyanatmonomer in einer Menge im Bereich von 3 bis 10 Gew.% eingesetzt werden. Wenn die eingesetzt Menge des Isocyanatmonomers weniger als 3 Gew.% ist, so kann die Kompatibilität des hergestellten Acryl-modifizierten Urethanharzes abnehmen, da die Urethanbindungszahl niedrig ist, während nicht umgesetzte Hydroxylgruppen vorliegen können. Wenn die Menge des eingesetzten Isocyanatmonomers mehr als 10 Gew.% ist, kann die Viskosität ansteigen oder es kann Gelbildung auftreten. Daher wird das Isocyanatmonomer in einer Menge von 3 bis 10 Gew.% eingesetzt.
(2) Pigment
In der vorliegenden Offenbarung wird das Pigment eingesetzt, um der Beschichtungszusammensetzung Farbe zu verleihen oder bei einer matten Beschichtungszusammensetzung den Glanz zu reduzieren. Das Pigment kann ein Färbepigment oder ein Streckpigment auf organischer oder anorganischer Basis sein. Das Färbepigment kann mindestens eines sein, das aus der Gruppe, bestehend aus Ruß, Eisenoxid, Titandioxid und Phthalocyanin ausgewählt ist. Das Streckpigment kann mindestens eines ein, das aus der Gruppe, bestehend aus mikronisierter Siliciumdioxid-Dispersion und Bariumsulfat ausgewählt ist. Das Pigment kann in der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Offenbarung in einer Menge im Bereich von 5 bis 30 Gew.% enthalten sein.
(3) Lösungsmittel
In der vorliegenden Offenbarung vereinfacht das Lösungsmittel die Beschichtung. Weiterhin kann die Geschmeidigkeit des Beschichtungsfilms aufrechterhalten werden, indem die Verdampfung des Lösungsmittels gesteuert wird. Das Lösungsmittel kann mindestens eines sein, das aus der Gruppe, bestehend aus Lösungsmitteln auf Esterbasis, auf Basis aromatischer Kohlenwasserstoffe, auf Ketonbasis oder ähnlichem ausgewählt ist, oder das Lösungsmittel kann ein Lösungsmittel auf Ketonbasis sein, wie Methylethylketon.
Der Gehalt des Lösungsmittels kann in Abhängigkeit von der benötigten Beschichtungsfilmdicke und dem Beschichtungsfilm-Bildungsverfahren variieren, und das Lösungsmittel kann in der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Offenbarung in einer Menge im Bereich von 20 bis 50 Gew.% enthalten sein.
(4) Allgemeines Additiv
Es könne ein UV-Stabilisierungsmittel, ein Gleitmittel, ein Katalysator, ein Silber-Haftungsförderer und ähnliches in der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Offenbarung als allgemeines Additiv eingesetzt werden. Das hier verwendete Additiv kann nach Auswahl enthalten sein, wie erforderlich. Das allgemeine Additiv kann in der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Offenbarung in einer Menge im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.% enthalten sein.
Das in der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Offenbarung enthaltene allgemeine Additiv wird im Detail wie folgt beschrieben.
Das UV-Stabilisierungsmittel, das ein UV-absorbierendes Mittel oder eine Radikalfänger ist, verbessert die Wetterresistenz des Beschichtungsfilms. Als UV-Stabilisierungsmittel kann ein Mittel auf Tinuvin-Basis eingesetzt werden. D.h., das UV-Stabilisierungsmittel kann ein Tinuvin 1130 als UV-absorbierendes Mittel (UNA) oder ein Tinuvin 292 auf Basis eines gehinderten Amins (HALS) als Radikalfänger sein, und ähnliches. Das UV-Stabilisierungsmittel kann in der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Offenbarung in einer Menge von 0,3 bis 3 Gew.% enthalten sein. Wenn der Gehalt des UV-Stabilisierungsmittels weniger als 0,3 Gew.% ist, so kann die Wirkung schwach sein, und wenn es übermäßig zugegeben wird, mehr als 3 Gew.%, so kann die Beschichtungszusammensetzung beim Lagern instabil werden, und die Kosten der Rohmaterialien könne sich erhöhen.
Das Gleitmittel macht die Oberfläche des Beschichtungsfilms weich und sichert die Abnutzungsresistenz. Das Gleitmittel kann ein beliebiges sein, das gewöhnlich im Stand der Technik eingesetzt wird, wie beispielsweise ein Gleitmittel auf Silikonbasis. Das Gleitmittel kann in einer transparenten Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Offenbarung in einer Menge von 0,3 bis 2 Gew.% enthalten sein. Wenn der Gehalt des Gleitmittels weniger als 0,3 Gew.% ist, so können sich die physikalischen Eigenschaften, wie Abnutzungsresistenz, Kratzresistenz und ähnliches, verschlechtern, und wenn der Gehalt des Gleitmittels über 2 Gew.% ist, so kann sich bei erneutem Beschichten die Hafteigenschaft verschlechtern.
Der Katalysator ist ein Urethanreaktionskatalysator und wird zum Verbessern der Reaktionsgeschwindigkeit des Hauptharzes und des Isocyanats eingesetzt. Als repräsentatives Beispiel kann der Reaktionskatalysator Dibutylzinndilaurat sein und kann der transparenten Beschichtungszusammensetzung in einer Menge von 0,1 bis 2 Gew.% enthalten sein. Wenn der Gehalt des Reaktionskatalysators weniger als 0,1 Gew.% ist, so kann die Katalysatorwirkung nicht erreicht werden. Wenn der Gehalt des Reaktionskatalysators über 2 Gew.% beträgt, so kann die Rektionsgeschwindigkeit zu schnell sein, wodurch sich die Haltbarkeit und Verarbeitbarkeit verschlechtert.
Der Silber-Haftungsverbesserer verbessert die Haftkraft einer Silberflocke in einer Beschichtungszusammensetzung vom Metalltyp. Der Silber-Haftungsverbesserer kann in der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Offenbarung in einer Menge von 0,2 bis 1 Gew.% enthalten sein. Wen der Gehalt des Silber-Haftungsverbesserers weniger als 0,2 Gew.% ist, so kann sich das Silber ablösen, und wenn er übermäßig enthalten ist, über 1 Gew.%, so kann das Silber oxidiert werden.
Die oben beschriebene Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Offenbarung kann nach Einstellen ihrer Viskosität auf etwa 13,0 bis 15,0 Sekunden (Ford Becher #4) durch Kontrolle des Gehalt seines Verdünnungslösungsmittels aufgebracht werden.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele illustrieren die Erfindung, und sollen sie nicht beschränken.
Beispiel
Herstellungsbeispiel 1 und Vergleichs-Herstellungsbeispiele 1 bis 5
Herstellung von Acryl-modifiziertem Urethanharz
Ein Lösungsmittel wie N-Methylpyrrolidon-Glycolether-Ester und ähnliches und Polycarbonatdiol (Mw 2.000, Hydroxylgruppengehalt 1,7 mol%, Feststoffgehalt 100 Gew.%) Polyesterdiol (Mw 2.000, Hydroxylgruppengehalt 1,7 mol%, Feststoffgehalt 100 Gew.%) und ein Acrylharz (Mw 35.000, Hydroxylgruppengehalt 1 mol%, Feststoffgehalt 50 Gew.%) wurden in ein Reaktionsgefäß gegeben, das mit einem Rückflusskühler, einem Stickstoffeinlassrohr, einem Thermometer, einem Rührer und ähnlichem versehen war, auf 60°C erwärmt und dann zur ausreichenden Verdünnung 1 Stunde gerührt. Dann wurden Isophorondiisocyanat und Dicyclohexylmethandiisocyanat langsam zugegeben, und auf 80°C erwärmt. Während die Reaktionstemperatur aufrechterhalten wurde, wurde ein Metallkatalysator, wie Dibutylzinnlaurat, alle 1 bis 2 Stunden zum Beschleunigen der Reaktion zugegeben. Die Polymerisationsreaktion wurde 5 bis 6 Stunden lang durchgeführt, und der NCO-%-Wert der resultierenden Lösung wurde gemessen, und die Reaktion wurde beendet, als der gemessene NCO-%-Wert unterhalb von 0,1 % war. Nach Beendigung der Reaktion wurde die resultierende Lösung mit einem Lösungsmittel, wie einem Keton oder einem Acetat, verdünnt, und dann gekühlt, filtriert und gepackt.
Das durch die Polymerisation hergestellt Acryl-modifizierte Urethanharz weist ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 40.000, einen Hydroxylgruppengehalt von 0,7 mol% und einen Feststoffgehalt von 50 mol% auf.

Das Verfahren des Herstellungsbeispiels wurde wiederholt, um verschiedene Acryl-modifizierte Urethanharze herzustellen, wobei das Zusammensetzungsverhältnis des Polycarbonatdiols, des Polyesterdiols und des Acrylharzes, die als Rohmaterialien eingesetzt wurden, geändert wurde, wie in der folgenden Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

Abschnitt	Harz-Rohmaterial (Gew.%)			Acryl-modifiziertes Urethanharz
Abschnitt	Polycarbonatdiol	Polyesterdiol	Acrylharz	Gewichtsgemitteltes Molekulargewicht	Hydroxylgruppengehalt (mol%)	Feststoffgehalt (Gew.%)
Vergleichs- Herstellungsbeispiel 1	55	45	-	31.000	0,7	50
Vergleichs- Herstellungsbeispiel 2	50	41	9	35.000	0,7	50
Vergleichs- Herstellungsbeispiel 3	44	36	20	35.000	0,7	50
Vergleichs- Herstellungsbeispiel 4	39	32	29	37.000	0,7	50
Vergleichs- Herstellungsbeispiel 5	64	14	20	38.000	0,7	50
Herstellungsbeispiel 1	48	32	20	40.000	0,7	50

Beispiel 1 und Vergleichsbeispiele 1 bis 5
Herstellung der Beschichtungszusammensetzung
Das oben hergestellte Acryl-modifizierte Urethanharz, ein Pigment, ein Lösungsmittel und allgemeine Additive (ein UV-Stabilisierungsmittel, ein Gleitmittel, ein Katalysator, ein Silber-Adhäsionsförderer und ähnliches) wurden gemischt, um eine Beschichtungszusammensetzung herzustellen. Die speziell eingesetzten Inhaltsstoffe waren wie folgt:
[Eingesetzte Inhaltsstoffe]

– Acryl-modifiziertes Urethanharz: Es wurden die Acryl-modifizierten Urethanharze eingesetzt, die in Herstellungsbeispiel 1 bzw. in den Vergleichs-Herstellungsbeispielen 1 bis 5 hergestellt wurden.
– Pigment: Ruß, Phthalocyanin, mikronisierte Siliciumdioxid-Dispersion
– Lösungsmittel: Methylethylketon
– UV-Stabilisierungsmittel: 2:1-Mischung von Tinuvin 1130 und Tinuvin 292
– Gleitmittel: BYK-310 von BYK-Chemie, Polydimethylsiloxan-Typ
– Katalysator: Dibutylzinndilaurat
– Silber-Adhäsionsförderer: Phosphorischer Säure-Typ

Tabelle 2

Abschnitt	Vergleichsbeispiel
Abschnitt	Beispiel 1	1	2	3	4	5
Harz	Herstellungsbeispiel 1 50	Vergl.- Herstellungsbeispiel 1 50	Vergl.-Herstellungsbeispiel 2 50	Vergl.-Herstellungsbeispiel 3 50	Vergl.-Herstellungsbeispiel 4 50	Vergl.-Herstellungsbeispiel 5 50
Pigment	8,0	8,0 8,0		8,0	8,0	8,0
Lösungsmittel	40,0	40,0 40,0		40,0	40,0	40,0
UV-Stabilisierungsmittel	0,5	0,5 0,5		0,5	0,5	0,5
Rutschmittel	1,0	1,0 1,0		1,0	1,0	1,0
Katalysator	0,2	0,2 0,2		0,2	0,2	0,2
Silber- Adhäsionsförderer	0,3	0,3 0,3		0,3	0,3	0,3
Gesamt (Gew.%)	100	100 100		100	100	100

Testbeispiel 1. Messung der physikalischen Eigenschaften der Beschichtung

Um die physikalischen Eigenschaften der in Beispiel 1 und Vergleichsbeispielen 1 bis 5 hergestellten Beschichtungszusammensetzungen zu messen, wurden die Beschichtungszusammensetzungen durch das folgende Verfahren aufgetragen und gehärtet, um Proben herzustellen.
Eine Oberfläche aus einem Substrat aus Acrylnitril-Butadien-Styrol-(ABS)-Material oder Polycarbonat(PC)-ABS-Material wurde mit Isopropylalkohol behandelt, die in Beispiel 1 und Vergleichsbeispielen 1 bis 5 hergestellten Beschichtungszusammensetzungen wurden darauf unter der Bedingung einer Beschichtungsviskosität von 15 Sekunden (Ford Cup #4) (Dicke: 20 bis 30 µm) aufgetragen und dann bei 80°C über 30 Minuten gehärtet, um einen Muster-Beschichtungsfilm herzustellen. Die physikalischen Eigenschaften der durch das obige Verfahren hergestellten Beschichtungsfilme wurden durch das folgende Testverfahren gemessen, und die Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle 3 gezeigt.
[Testverfahren]

1) Haftung: Gemäß ISO 2409 oder JIS K 5600-5-6 wurde ein Band-Ablösungstest durchgeführt. Es wurden 100 Quadrate (Größe: 2 mm × 2 mm) gebildet, indem perforierte Linien mit einem Cutter auf die beschichtete Seite gezogen wurden, ein Cellophan-Klebeband (JIS Z1522) wurde fest auf der Oberfläche angebracht, das Band wurde durch starkes Ziehen des Bandes im 90°-Winkel abgezogen, und die Anzahl der verbleibenden Beschichtungsfilmquadrate und die Form der Ablösung wurde evaluiert.
2) Textur: Nachdem 5 oder mehr Personen eine tatsächliche filmbeschichtete Oberfläche mit den Händen berührt hatten, wurde das Berührungsgefühl durch die folgende Tabelle 3 evaluiert, und das Niveau wurde durch das Berührungsgefühl bestimmt, das von der Mehrheit der Personen gespürt wurde.

Tabelle 3

Niveau	Gummi-Berührungsgefühl	Rutsch-Berührungsgefühl
5	Deutlich elastisches Berührungsgefühl wie Gummi	Kein hartes Berührungsgefühl. Deutlich weiches und geschmeidiges Berührungsgefühl
4	Moderat elastisches Berührungsgefühl	Moderat weiches und geschmeidiges Berührungsgefühl
3	Wenig elastisches Berührungsgefühl, aber nicht sicher	Weiches und geschmeidiges Berührungsgefühl, aber nicht sicher
2	Geringfügig hartes Berührungsgefühl	Geringfügig hartes Berührungsgefühl
1	Kein gummiartiges Berührungsgefühl. Hartes Berührungsgefühl	Kein weiches Berührungsgefühl. Hartes Berührungsgefühl

3) Kratzfestigkeit: Gemäß JIS K 6718 wurde eine Oberfläche eines Testmusters, das unter den gleichen Bedingungen wie das Testmuster hergestellt wurde, mit einer Last von 4,9 N und einer Geschwindigkeit von 100 mm/Sekunde auf 100 mm geritzt, und dann wurde der Oberflächenzustand gemäß der folgenden Tabelle 4 beobachtet und evaluiert.

Tabelle 4

Niveau	Erscheinungsbild
5	Keine Oberflächenschäden sichtbar
4	Wenig Oberflächenschäden sichtbar
3	Oberflächenschäden sichtbar, aber nicht schwer
2	Oberflächenschäden sichtbar
1	Oberflächenschäden deutlich sichtbar

4) Sonnencremebeständigkeit: Zwei Tücher aus weißem Baumwollstoff in derselben Größe wurden auf eine Acrylplatte (50 × 50 mm) gestapelt, 0,25 g Nivea SPF47 Sonnencreme wurde darauf vollständig aufgetragen, die beschichtete Platte wurde auf das Testmuster gelegt, und dann wurde die Acrylplatte zur Adhäsion gepresst. Die Platte wurde in einem auf 80 ± 2°C thermostatisierten Bad für 1 Stunde gelagert, gefolgt von Lagerung bei Raumtemperatur über 10 Minuten, mit einem neutralen Reinigungsmittel gewaschen und dann getrocknet. Es wurde gemäß ISO 2409 oder JIS 5600-5-6 der Bandablösungstest durchgeführt.
5) Acetonresistenz: Ein 4,9 N Lastgewicht (Durchmesser: 4 cm) wurde mit einem Mull-Tuch eingewickelt und vollständig mit Aceton befeuchtet. Die Oberfläche des Beschichtungsfilms wurde mit dem Gewicht 10-mal hin- und hergerieben, und das Erscheinungsbild wurde mit bloßem Auge bewertet. Dann wurde das Muster bei Raumtemperatur über 1 Stunde gelagert, gefolgt von Lagerung in einer bei 80 ± 2°C thermostatisierten Kammer über 3 Stunden, und dann herausgenommen. Der Oberflächenzustand des Beschichtungsfilms wurde bewertet.

Tabelle 5

Abschnitt	Anfängliche Haftung	Weiches Oberflächengefühl	Kratzfestigkeit	Sonnencremeresistenz	Acetonresistenz
Beispiel 1	100/100	4	4	gut	gut
Vergl.- Beispiel 1	100/100	5	5	nicht gut	nicht gut
Vergl.- Beispiel 2	100/100	5	4	nicht gut	nicht gut
Vergl.- Beispiel 3	100/100	4	4	gut	nicht gut
Vergl.- Beispiel 4	100/100	2	4	gut	gut
Vergl.- Beispiel 5	100/100	3	4	gut	gut

Als Ergebnis von Tabelle 5 wurde bestätigt, dass die Beschichtungszusammensetzung, die das Acryl-modifizierte Urethanharz als Hauptinhaltsstoff enthält, das durch Einsatz des korrekten Polycarbonatdiols, Polyesterdiols und eines Acrylharzes im eingestellten Zusammensetzungsverhältnis und Polymerisation mit Isocyanat gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde, einen Beschichtungsfilm liefern kann, der eine hervorragende Haftung auf einem Substrat auf ABS- oder PC-ABS-Basis, Kratzfestigkeit, Sonnencremeresistenz, Acetonresistenz und eine geschmeidige Oberfläche aufweist.
Im Gegensatz dazu steht Vergleichsbeispiel 1 für den Fall der Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung, die kein Acrylharz enthält und in der ein Polyurethanharz als Hauptinhaltsstoff eingesetzt wird, das durch Polymerisation von Polycarbonatdiol und Polyesterdiol mit einem Isocyanatmonomer hergestellt wurde. Hier wurde bestätigt, dass der Beschichtungsfilm eine relativ gute Kratzfestigkeit und eine weiche Oberfläche aufweist, aber eine niedrige chemische Resistenz hat (Sonnencremeresistenz, Acetonresistenz).
Vergleichsbeispiel 2 entspricht dem Fall der Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung durch Einsatz eines Acryl-modifizierte Urethanharzes als Hauptkomponente, das mit einem Gehalt einer geringen Menge an Acrylharz hergestellt wurde, und es wurde bestätigt, dass der Beschichtungsfilm ebenfalls eine relativ gute Kratzfestigkeit und geschmeidige Oberfläche aufweist, aber wie Vergleichsbeispiel 1 eine niedrige chemische Resistenz hat (Sonnencremeresistenz, Acetonresistenz).
Vergleichsbeispiele 3 und 4 entsprechen dem Fall der Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung durch Einsatz eines Acryl-modifizierte Urethanharzes als Hauptkomponente, das mit einem übermäßigen Gehalt an Acrylharz hergestellt wurde, und es wurde bestätigt, dass der Beschichtungsfilm eine gute chemische Resistenz (Sonnencremeresistenz, Acetonresistenz), aber eine stark reduzierte Geschmeidigkeit der Oberfläche aufweist.
Gemäß Vergleichsbeispiel 3 und 5 kann bestätigt werden, dass mit Anstieg des Polycarbonatdiol-Gehalts im Acryl-modifizierten Urethanharz die Geschmeidigkeit der Oberfläche reduziert wird, doch die Acetonresistenz verbessert wird.
In der vorliegenden Offenbarung bietet die Beschichtungszusammensetzung, die als 1-Schicht-1-Brand-Beschichtung eingesetzt wird, einen wirtschaftlichen Effekt, indem die anfänglichen Investitionen in die Einrichtung, Betriebskosten, Arbeitszeit und ähnliches reduziert wird.
Weiterhin weist die Beschichtungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung eine umweltfreundliche Wirkung auf, indem der Ausstoß flüchtiger organischer Verbindungen und gefährlicher Luftschadstoffe durch Vereinfachung des Beschichtungsverfahrens reduziert wird.
Zusätzlich hat die Beschichtungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung die Wirkung der Verbesserung der Vermarktbarkeit aufgrund der Verbesserung physikalischer Eigenschaften wie chemischer Resistenz, Haftung für Materialien und ähnliches, gemeinsam mit der Verbesserung der geschmeidigen Oberfläche.
Die Erfindung wurde im Detail unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen davon beschrieben. Jedoch ist für den Fachmann ersichtlich, dass an diesen Ausführungsformen Änderungen vorgenommen werden können, ohne von den Prinzipien und dem Geist der Erfindung abzuweichen, deren Bereich durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 2409 [0049]
JIS K 5600-5-6 [0049]
JIS Z1522 [0049]
JIS K 6718 [0050]
ISO 2409 [0051]
JIS 5600-5-6 [0051]

Claims

Beschichtungszusammensetzung für Ein-Schicht-Ein-Brand-Beschichtung, wobei die Beschichtungszusammensetzung folgendes umfasst: ein Harz; ein Pigment; ein Lösungsmittel; und ein allgemeines Additiv, worin das Harz ein Acryl-modifiziertes Urethanharz ist, das durch Polymerisieren von Polycarbonatdiol, Polyesterdiol, einem Acrylharz und einem Isocyanatmonomer hergestellt wird.
Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin die Beschichtungszusammensetzung 30 bis 70 Gew.% des Acryl-modifizierten Urethanharzes, 5 bis 30 Gew.% des Pigments, 20 bis 50 Gew.% des Lösungsmittels und 0,1 bis 10 Gew.% des allgemeinen Additivs auf Basis des Gesamtgewichts der Beschichtungszusammensetzung umfasst.
Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, worin das Acryl-modifizierte Urethanharz durch Polymerisation eines Harzes hergestellt wird, das 30 bis 60 Gew.% Polycarbonatdiol, 20 bis 40 Gew.% Polyesterdiol und 10 bis 30 Gew.% eine Acrylharzes auf Basis des Gesamtgewichts des Acryl-modifizierten Urethanharzes, sowie eine Menge an Isocyanatmonomer, um ein Molverhältnis von [NCO]/[OH] von 1 bis 1,2 bereitzustellen, enthält.
Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 3, worin das Acryl-modifizierte Urethanharz ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 30.000 bis 50.000, einen Hydroxylgruppengehalt von 0 bis 2 mol% und einen Feststoffgehalt von 40 bis 60 Gew.% aufweist.
Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 3 oder 4, worin das Polycarbonatdiol ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 500 bis 5.000 und einen Hydroxylgruppengehalt von 0,7 bis 7 % aufweist.
Beschichtungszusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, worin das Polyesterdiol ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 500 bis 5.000 und einen Hydroxylgruppengehalt von 0,7 bis 7 % aufweist.
Beschichtungszusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, worin das Acrylharz ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 20.000 bis 40.000 und einen Hydroxylgruppengehalt von 0,5 bis 3,0 % aufweist.
Beschichtungszusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, worin das Isocyanatmonomer mindestens eines ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Toluoldiisocyanat, 4,4-Diphenylmethandiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat und Dicyclohexylmethandiisocyanat ausgewählt ist.
Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, worin das allgemeine Additiv mindestens eines ist, das aus der Gruppe bestehend aus einem UV-Stabilisierungsmittel, einem Gleitmittel, einem Katalysator und einem Silber-Adhäsionsförderer ausgewählt ist.