專(zhuān)利名稱(chēng)：聚合物基材用涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚合物基材用涂料；具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及粉狀硅橡膠的含水懸浮液涂覆到用于制造汽車(chē)用安全氣的基材上。
U.S.4594134(1986.6.10)公開(kāi)了粉狀硅橡膠作為包括廣告、丁基橡膠、聚酰胺例如尼龍-6，6和瀝青在內(nèi)的各種基材的涂料的應(yīng)用。該涂料的目的是消除基材的表面粘性。但是，U.S.4594134中的粉狀硅橡膠作為干粉而不是作為含水懸浮液涂覆到聚合物基材上，所以在該專(zhuān)利中得到的表面覆蓋是不均勻一致的。
雖然粉狀硅橡膠含水分散液對(duì)聚合物基材例如硅膠片的涂覆在U.S.4985277(1991.1.15)中是已知的，但含水分散液涂覆的硅膠片的表面是固化的，而不是未固化的。所以，粉狀硅橡膠對(duì)這些基材的粘附難以維持。
根據(jù)這一發(fā)明，這些缺點(diǎn)可通過(guò)將粉狀硅橡膠的含水懸浮液涂覆到聚合物基材上來(lái)克服，特別是用熱固性液體硅橡膠組合物預(yù)處理的聚合物基材，更特別是在制造汽車(chē)安全氣囊中用作基礎(chǔ)織物的聚合物基材。
所以，本發(fā)明涉及一種用于制作涂覆的制品例如汽車(chē)安全氣囊、充氣簾、乳膠產(chǎn)品以及其他這樣的可充氣設(shè)備的聚合物涂覆的基礎(chǔ)織物表面改性的方法，其中摩擦系數(shù)需要減小。
具體地說(shuō)，本發(fā)明包括用粉狀硅橡膠的含水懸浮液處理聚合物涂覆的基礎(chǔ)織物，它使摩擦系數(shù)，即粘性降低以及使涂覆的基礎(chǔ)織物抗粘連。
聚合物涂覆的基礎(chǔ)織物可通過(guò)各種技術(shù)用粉狀硅橡膠處理，其中一些例子是靜電噴涂、溶劑分散液的霧化、含水懸浮液的霧化以及機(jī)械方法例如拋光。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)生成的粉狀硅橡膠改性的和涂覆的基礎(chǔ)織物具有極好的不粘性和爽滑感，有低的摩擦系數(shù)，所有這些性質(zhì)都是希望的屬性。
隨著汽車(chē)用安全氣囊的發(fā)展和制造增長(zhǎng)，熱固性液體硅膠組合物已變成選用于涂覆新一代安全氣囊的材料之一。但是，這些熱固性液體硅橡膠組合物中有一些有很高的摩擦系數(shù)，所以它們涂覆到安全氣囊的基礎(chǔ)織物上使基礎(chǔ)織物層產(chǎn)生粘連的傾向，也就是當(dāng)折摺或重疊時(shí)，基礎(chǔ)織物層趨向于相互粘連。因此，為了消除這一不希望的粘連傾向，常常需要涂覆熱固性液體硅橡膠組合物的第二涂層。
用于涂覆汽車(chē)安全氣囊使用的基礎(chǔ)織物的熱固性液體硅橡膠組合物是大家熟悉的，例如可提及U.S.5208097(1993.5.4)、U.S.5789084(1998.8.4)和U.S.5877256(1999.3.2)。這些熱固性液體硅橡膠組合物通常涂覆到含有聚酰胺纖維或聚酯纖維的基礎(chǔ)織物上，然后熱處理使涂層在基礎(chǔ)織物上硬化或固化。一般來(lái)說(shuō)，熱固性液體硅橡膠組合物由含鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷、含氫原子的有機(jī)聚硅氧烷、含環(huán)氧基的有機(jī)聚硅氧烷、適合的填充料和硅氫化型催化劑組成。
雖然這些類(lèi)型的熱固性液體硅橡膠組合物已成功用于市場(chǎng)，但固化以后它們殘留的粘性有損用于安全氣囊的基礎(chǔ)織物在加工操作例如縫制過(guò)程中的加工。在這些加工操作中，粘性常常引起經(jīng)處理的基礎(chǔ)織物的相鄰層粘在一起，當(dāng)經(jīng)涂覆的層折摺和貯存時(shí)。各種粉末例如滑石、碳酸鈣和白土用來(lái)撒在層上，雖然這樣的粉末可暫時(shí)減輕它們的粘性，但是這樣的粉末可很容易從層上除去，它干擾了縫制操作和處理操作。此外，這種類(lèi)型的粉末在工作場(chǎng)所產(chǎn)生過(guò)量的空氣懸浮塵，它可構(gòu)成環(huán)保問(wèn)題。
在克服這些缺點(diǎn)的一個(gè)努力中，本發(fā)明的改進(jìn)涉及使用粉狀硅橡膠的含水懸浮液來(lái)改性這樣的經(jīng)處理的聚合物基材。優(yōu)選的涂覆方法是將粉狀硅橡膠的含水懸浮液噴涂到經(jīng)處理的聚合物基材的未固化表面上。優(yōu)選的是，粉狀硅橡膠含水懸浮液涂覆的聚合物基材經(jīng)處理的表面應(yīng)為經(jīng)處理不含水的表面。
然后將處理過(guò)的基材加熱，使熱固性液體硅橡膠組合物固化，它同時(shí)促進(jìn)粉狀硅橡膠顆粒粘附在處理過(guò)的聚合物基材表面上。已經(jīng)確定，粉狀硅橡膠顆粒在固化的聚合物基材表面上的存在不干擾熱固性液體硅橡膠涂料組合物對(duì)安全氣囊的基礎(chǔ)織物的粘附性質(zhì)。
本發(fā)明的方法使人們能將摩擦系數(shù)降低的面涂層涂覆到經(jīng)涂覆的聚合物基材上，不必首先使經(jīng)涂覆的聚合物基材的表面固化。這就使涂覆操作的加工時(shí)間縮短，以及通常使面涂層在聚合物基材上的耐久性提高。
相對(duì)少量的粉狀硅橡膠對(duì)經(jīng)涂覆的安全氣囊基礎(chǔ)織物層的涂覆使它們的摩擦系數(shù)下降，以及使它們的粘連傾向降低。例如，低至2克/米2粉狀硅橡膠涂覆到安全氣囊基礎(chǔ)織物層的表面，后者已用熱固性液體硅橡膠組合物處理，可使它的摩擦系數(shù)下降幾乎五分之四。
雖然粉狀硅橡膠可用手在涂覆過(guò)的安全氣囊基礎(chǔ)織物層上拋光的方法涂覆到涂覆過(guò)的安全氣囊基礎(chǔ)織物層上，但涂覆粉狀硅橡膠的優(yōu)選方法是將它作為水基乳化液、懸浮液或分散液噴涂。
粉狀硅橡膠的手涂通常由以下步驟組成用粉狀硅橡膠給基礎(chǔ)織物層涂粉，然后手工擦掉基礎(chǔ)織物層表面上的粉狀硅橡膠。
涂覆粉狀硅橡膠的其他方法包括通常用于粉末涂覆技術(shù)中的靜電噴涂以及粉狀硅橡膠懸浮液作為溶劑基或水基組合物的霧化霧噴涂。正如上面指出的，作為含水懸浮液的涂覆是最優(yōu)選的方法。
雖然粉狀硅橡膠主要用來(lái)改性用熱固性液體硅橡膠組合物涂覆的織物表面，但它也適用于改性用其他類(lèi)型聚合物涂覆的織物層表面。例如，可提到U.S.4594134(1986.6.10)詳細(xì)列出的可處理的某些基材，其中是天然橡膠、聚氯丁二烯橡膠、聚氨酯橡膠、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚乙二醇、酚醛樹(shù)脂、丙烯酸酯樹(shù)脂和纖維素為基礎(chǔ)的聚合物。
適合這里使用的粉狀硅橡膠的含水懸浮液是本專(zhuān)業(yè)已知的組合物，它們?cè)谏虡I(yè)上可從各種來(lái)源得到，例如Dow Corning Corporation，米德蘭，密歇根州和Dow Corning Toray Silicone Co.，Ltd.，東京，日本。這樣的粉狀硅橡膠的含水懸浮液也在許多專(zhuān)利中詳細(xì)描述，其中有U.S.5708057(1998.1.13)、U.S.5871761(1999.2.16)、U.S.5928660(1999.7.27)和歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)EP 0989226 A2(2000.3.28)。
這些粉狀硅橡膠的含水懸浮液通常含有例如通過(guò)在這樣的狀態(tài)下固化加成反應(yīng)可固化的硅橡膠組合物、縮合反應(yīng)可固化的硅橡膠組合物、有機(jī)過(guò)氧化物可固化的硅橡膠組合物或紫外射線可固化的硅橡膠組合物制得的懸浮液，其中組合物以細(xì)顆粒的形式分散在水中。加成反應(yīng)可固化的硅橡膠組合物的例子包括由至少一種每個(gè)分子有至少兩個(gè)鏈烯基的有機(jī)聚硅氧烷、在每一分子中至少有兩個(gè)鍵聯(lián)到硅原子上的氫原子的有機(jī)聚硅氧烷和鉑型催化劑組成?？s合反應(yīng)可固化的硅橡膠組合物的例子由每一分子中有至少兩個(gè)鍵聯(lián)到硅原子上的羥基，或可水解的基團(tuán)例如烷氧基、肟基、乙酰氧基或胺氧基的至少一種有機(jī)硅氧烷、每一分子中有至少3個(gè)鍵聯(lián)到硅原子上的可水解的基團(tuán)例如烷氧基、肟基、乙酰氧基或胺氧基的硅烷交聯(lián)劑以及縮合反應(yīng)催化劑例如有機(jī)錫或有機(jī)鈦化合物組成。
為了得到這些可固化的硅橡膠組合物作為細(xì)顆粒在水中的穩(wěn)定分散液，希望使用一種或多種非離子型表面活性劑、陽(yáng)離子型表面活性劑和/或陰離子型表面活性劑。按100份重可固化的硅橡膠組合物計(jì)，所用的表面活性劑數(shù)量通常為0.1-20份重、優(yōu)選0.5-10份重。
粉狀硅橡膠在含水懸浮液中的平均粒度為0.1-500微米、優(yōu)選0.5-50微米。粉狀硅橡膠顆粒的形狀可為球形、平板形或無(wú)定形，但球形顆粒通常是優(yōu)選的。而且，希望粉狀硅橡膠的硬度為80或更小，按日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)A硬度試驗(yàn)步驟測(cè)定，JIS A硬度為65或更小是最優(yōu)選的。
雖然對(duì)粉狀硅橡膠在含水懸浮液中的含量沒(méi)有具體的限制，但按含水懸浮液的總重計(jì)，優(yōu)選粉狀硅橡膠在含水懸浮液中的數(shù)量為10-80％(重量)。
可提及U.S.5928660(1999.7.27)中的實(shí)施例3有關(guān)制備適合用于本發(fā)明的粉狀硅橡膠的含水懸浮液的詳細(xì)步驟，以及可提及U.S.5928660的參考例1有關(guān)由含水懸浮液制備干粉硅橡膠的步驟。
實(shí)施例1將73.7厘米×35.6厘米的充氣簾的矩形部分平放在臺(tái)架頂上的紙板上。充氣簾用提花法由每一纖維有144根長(zhǎng)絲的聚酰胺尼龍-6.6的織物制造。用熱固性液體硅橡膠組合物以載量為130克/米2涂覆在充氣簾織物一側(cè)上。使用刮刀，將0.72克平均直徑為5微米顆粒的球形粉狀硅橡膠噴灑在經(jīng)涂覆的充氣簾織物的頂部，用手將粉狀硅橡膠擦在整個(gè)表面上1-2分鐘。在將白色粉狀硅橡膠擦在經(jīng)涂覆的充氣簾織物以前它是可以看見(jiàn)的，但擦了以后，它變得看不見(jiàn)。通過(guò)在處理前后在分析天平上稱(chēng)重經(jīng)涂覆的充氣簾織物，已確定經(jīng)涂覆的充氣簾織物的重量增加0.52克。這就相當(dāng)于約2克粉狀硅橡膠/米2經(jīng)涂覆的充氣簾織物的載量。用標(biāo)準(zhǔn)的TMI COF測(cè)試設(shè)備測(cè)定粉狀硅橡膠改性的涂覆的充氣簾織物的摩擦系數(shù)(COF)。這一設(shè)備包括有8.5英寸樣品帶的200克B型滑板。COF為0.472(靜態(tài))和0.468(動(dòng)態(tài))。使用相同的步驟，經(jīng)涂覆但未改性的充氣簾織物樣品的COF為2.30(靜態(tài))和2.1(動(dòng)態(tài))。COF的這一差別表明使用粉狀硅橡膠可得到粘性的顯著下降，也就是下降幾乎五分之四。
實(shí)施例2用Mathis Werner Type SV實(shí)驗(yàn)室涂覆設(shè)備，以涂層重量為130克/米2將熱固性液體硅橡膠組合物涂覆在43厘米×33厘米充氣簾的矩形部分。涂覆表面積為28厘米×30厘米，平均涂層重量為130克/米2。這一點(diǎn)通過(guò)測(cè)量經(jīng)涂覆的織物的重量以及與未涂覆的織物的重量差來(lái)確定的。充氣簾用標(biāo)準(zhǔn)的提花法由聚酰胺尼龍-6，6纖維的織物來(lái)制造。制造商稱(chēng)該織物每一纖維有144長(zhǎng)絲，纖維強(qiáng)度為470 detex，基重為460克/米2。然后用平均直徑為5微米顆粒的粉狀硅橡膠的含水懸浮液噴涂熱固性液體硅橡膠組合物的未固化涂層，平均涂層重為5-9克/米2。用Kremlin M18/2空氣噴槍進(jìn)行這一涂覆，它裝有加壓進(jìn)料杯、氮?dú)饪諝饷薄?15型噴嘴，后者有在35-60磅/英寸2空氣壓力下輸送的3磅/英寸2杯。處理前后用分析天平稱(chēng)重充氣簾織物表明，充氣簾織物的重量增加9克/米2。
用標(biāo)準(zhǔn)TMI COF測(cè)試設(shè)備(型號(hào)32-06)測(cè)定了粉狀硅橡膠改性的經(jīng)涂覆的充氣簾織物的摩擦系數(shù)。該設(shè)備有200克B型滑板和8.5英寸樣品帶。COF數(shù)值為0.485(靜態(tài))和0.454(動(dòng)態(tài))。使用相同的步驟，經(jīng)涂覆的但未改性的充氣簾織物樣品的COF為2.30(靜態(tài))和2.1(動(dòng)態(tài))。同樣，使用粉狀硅橡膠的粘性下降幾乎五分之四。
用Moonweave Scrub Test測(cè)定了用上述涂覆方法固化在經(jīng)涂覆的充氣簾織物表面上的粉狀硅橡膠顆粒的耐久性。這是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)，杰尼瓦，瑞士的一種標(biāo)準(zhǔn)粘附性試驗(yàn)草案。該草案為ISO59811997，命名為橡膠或塑料涂覆的織物——抗組合的剪切撓曲和揉搓的測(cè)定。根據(jù)ISO試驗(yàn)草案，由織物某些部分得到的5厘米×10厘米經(jīng)涂覆的樣品用于試驗(yàn)步驟。用130克/米2聚有機(jī)硅氧烷為基礎(chǔ)的聚合物涂覆的織物的典型擦洗數(shù)為3000-3500擦洗周期(未老化)和1000-1500擦洗周期(在125℃下老化336小時(shí)以后)。有這一實(shí)施例的面涂層的經(jīng)涂覆的材料的擦洗數(shù)為4500擦洗周期(未老化)和2500-3000擦洗周期(老化以后)。老化以后，經(jīng)涂覆的材料不粘連，它保持COF測(cè)量值為0.585(靜態(tài))和0.560(動(dòng)態(tài))。
實(shí)施例3用牽伸型實(shí)驗(yàn)室涂層棒將平均直徑為5微米顆粒的粉狀硅橡膠的含水懸浮液涂覆8.5×11英寸纖維素石膏蓋板的矩形部分，然后干燥使水蒸發(fā)。纖維素石膏蓋板的涂覆表面積為8.5×11英寸，平均涂層重為3克/米2。這一點(diǎn)通過(guò)測(cè)量經(jīng)涂覆的纖維素石膏蓋板的重量和與未涂覆的纖維素石膏蓋板的基重的差來(lái)測(cè)定。
用標(biāo)準(zhǔn)TMI COF測(cè)試設(shè)備型號(hào)32-06測(cè)定粉狀硅橡膠涂覆的纖維素石膏蓋板的摩擦系數(shù)，所述設(shè)備有200克B型滑板，8.5英寸樣品帶。COF數(shù)值為0.325(靜態(tài))和0.309(動(dòng)態(tài))。使用相同的步驟，經(jīng)涂覆的但未改性的纖維素石膏蓋板樣的COF為0.90(靜態(tài))和0.89(動(dòng)態(tài))。使用粉狀硅橡膠粘性的下降幾乎五分之四。
權(quán)利要求
1.一種降低聚合物基材粘性的方法，該法包括(i)用熱固性液體硅橡膠組合物涂覆聚合物基材的表面，(ii)用平均粒度為0.1-500微米的粉狀硅橡膠的含水懸浮液涂覆到熱固性液體硅橡膠組合物在聚合物基材上的涂層，以及(iii)加熱經(jīng)涂覆的聚合物基材，使熱固性液體硅橡膠組合物固化，同時(shí)使粉狀硅橡膠的顆粒粘附到聚合物基材上的固化涂層上。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1定義的方法制備的聚合物基材。
3.一種降低纖維素基材粘性的方法，該法包括(i)用平均粒度為0.1-500微米的粉狀硅橡膠的含水懸浮液涂覆纖維素基材，以及(ii)加熱或干燥經(jīng)涂覆的纖維素基材以便除去水，以及同時(shí)使粉狀硅橡膠粘附到纖維素基材上。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求3定義的方法制備的纖維素基材。
全文摘要
聚合物基材的粘性通過(guò)以下步驟來(lái)降低:(i)用熱固性液體硅橡膠組合物涂覆聚合物基材的表面,(ii)用平均粒度為0.1－500微米的粉狀硅橡膠的含水懸浮液涂覆到熱固性液體硅橡膠組合物在聚合物基材上的涂層,以及(iii)加熱經(jīng)涂覆的聚合物基材使熱固性液體硅橡膠組合物固化,以及同時(shí)使粉狀硅橡膠粘附到聚合物基材上的涂層上。
文檔編號(hào)B60R21/235GK1353157SQ0113743
公開(kāi)日2002年6月12日 申請(qǐng)日期2001年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月13日
發(fā)明者W·R·布萊克伍德, J·哈比爾枚爾, D·T·里萊斯 申請(qǐng)人:陶氏康寧公司