專利名稱：柔性擠出品用的涂層體系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如在機(jī)動(dòng)車工業(yè)中用作密封件的柔性擠出品、特別是熱塑性擠出品用的涂層體系。
機(jī)動(dòng)車密封體系通常通過(guò)擠出由一類合成橡膠和人造熱塑性材料制得。最常見(jiàn)的合成橡膠是EPDM(乙烯/丙烯/二烯烴單體共聚物)，而熱塑性材料通常為熱塑性彈性體(TPE)、熱塑性聚烯烴(TPO)或熱塑性硫化橡膠(TPV)。不管它們是形成玻璃滑槽密封條、擋風(fēng)雨條或腰線密封條(belt-lineseals)，它們都需要在其表面上施加涂層以改進(jìn)密封件的機(jī)械、化學(xué)和物理性能。
目前使用的涂層體系基于絮凝聚酯纖維、聚氨酯或有機(jī)硅樹(shù)脂體系或它們的組合體。絮凝聚酯纖維通過(guò)熱活化膠粘劑與密封件表面粘結(jié)。
聚氨酯和有機(jī)硅樹(shù)脂材料可以是在去離子水或有機(jī)溶劑混合物中的分散體和/或溶液。這些樹(shù)脂通常是交聯(lián)的，并經(jīng)常采用異氰酸酯單體進(jìn)行交聯(lián)以獲得固化涂層的物理和機(jī)械性能。
在現(xiàn)有涂層中使用的潤(rùn)滑劑品種主要是以分散體、溶液或微粉形式提供的PTFE(聚四氟乙烯)或聚硅氧烷。
通過(guò)常規(guī)的噴霧、刷涂、抹涂和浸涂技術(shù)施涂所述的涂層配方。固化活化機(jī)理是通過(guò)結(jié)合熱風(fēng)、IR(光頻率)或UHF(顆粒頻率)的方式而對(duì)密封組件進(jìn)行物理加熱，并由長(zhǎng)10-40米的隧道式窯提供這種固化活化作用。這些現(xiàn)有涂層體系的固化時(shí)間通常為1-15分鐘(依可以獲得的窯設(shè)備而定)。
本發(fā)明的目的是提供一種柔性擠出品用的涂層體系，其不需要長(zhǎng)時(shí)間固化并因此可以避免使用很長(zhǎng)的隧道式窯。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種柔性熱塑性擠出品用的涂層配方，該涂層配方包含可固化樹(shù)脂和任選的所述樹(shù)脂用的溶劑或分散劑，并且其中所述樹(shù)脂是可UV固化樹(shù)脂。所述樹(shù)脂優(yōu)選為PUD(聚氨酯分散體)并且溶劑/分散劑為水。所述配方優(yōu)選包含光引發(fā)劑、交聯(lián)劑以及優(yōu)選還包含減摩劑。
PUD優(yōu)選為脂族水性樹(shù)脂或者這類樹(shù)脂的混合物。實(shí)例包括NeoradR440、Neorez R600，特別優(yōu)選這二者的混合物。
合適的光引發(fā)劑包括Irgacure 184等。優(yōu)選的光引發(fā)劑可以是1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙烷-1-酮(Irgacure 2959)。當(dāng)被暴露于200-400nm的UV光(UVA、UVB和UVC)下時(shí)該交聯(lián)劑活化PUD分散體的交聯(lián)作用以形成與基體粘結(jié)的干燥柔性膜。
減摩劑優(yōu)選為PTFE，其優(yōu)選呈平均粒度為8μm的微粉形式。特別優(yōu)選的減摩劑是Fomblin FE2O EG(基于全氟聚醚的水微乳液)。
所述配方還可以包含一種或多種潤(rùn)濕劑、表面活性劑和顏料。合適的潤(rùn)濕劑包括i.)聚硅氧烷聚酯丙烯酸酯Tegorad 2200N，滑動(dòng)和流動(dòng)添加劑，ii.)聚醚聚硅氧烷共聚物Tegoglide 450。合適的表面活性劑包括FC430、Zonyl FSG、Tinuvin 292、Tinuvin 1130和Tinuvin 144。
PUD可以占除了溶劑/分散劑外的所述配方的40-80重量％，優(yōu)選60-80重量％，更優(yōu)選40重量％。
光引發(fā)劑可以占除了溶劑/分散劑外的所述配方的1-5重量％，優(yōu)選3-5重量％，更優(yōu)選3重量％。
減摩劑可以占除了溶劑/分散劑外的所述配方的5-30重量％，優(yōu)選10-25重量％，更優(yōu)選10重量％。
PUD(例如NeoRad R440或NeoRez R600(NeoResins制備的脂族水性聚氨酯)、特別優(yōu)選這二者的混合物)可以以38-32重量％、優(yōu)選40-41重量％的濃度存在于溶劑/分散劑中。
所述配方可以在擠出時(shí)被連續(xù)施涂于擠出品上，或者可以在成型后被施涂于該制品上。其可以通過(guò)任何合適的方法施涂，例如通過(guò)手動(dòng)噴霧和自動(dòng)噴霧施涂、刷涂、抹涂、浸涂。
合適的UV源包括UVA 315-400nm、UVB 280-315nm、UVC 200-280nm。優(yōu)選的來(lái)源是UVA、B、C。樹(shù)脂的固化可能需要1-2秒鐘，但是通常充分固化可能不到1秒鐘。此外，固化可以在室溫下進(jìn)行。因此與傳統(tǒng)固化條件150-180℃下1-15分鐘相比，本發(fā)明體系顯著降低了固化窯的長(zhǎng)度和固化時(shí)間，并可以通過(guò)在1秒內(nèi)固化涂層而形成堅(jiān)韌的、摩擦小的柔性膜。所述涂層可具有＜0.9的動(dòng)摩擦系數(shù)和＜0.9的靜摩擦系數(shù)，并且其特性包括良好的耐溶劑性、柔性、耐水性、耐寒性、耐熱性和耐濕性。它可以施用于由熱塑性彈性體(TPE)、熱塑性聚烯烴(TPO)和熱塑性硫化橡膠(TPV)制成的擠出型材上。優(yōu)選將所述涂層施涂于TPE擠出基體上。
在特別優(yōu)選的方案中，本發(fā)明提供了一種結(jié)合使用全氟聚醚與可UV固化的水性PUD樹(shù)脂基體系的配方，其適于通過(guò)噴霧、刷涂、抹涂、浸涂等方式施涂，當(dāng)其被施涂于前述基體上時(shí)可提供在拉伸中彈性＞100％、優(yōu)選120％或甚至150％并同時(shí)保持上述機(jī)械性能和耐化學(xué)品性能的柔性膜。相反，現(xiàn)有的UV固化涂層僅限于在不要求涂層膜具有彈性的情況下及在許多避免涂層膜具有彈性的情況下應(yīng)用。本發(fā)明可以在許多類型的基體上制備堅(jiān)韌的但柔性好的UV固化涂層，其具有用于動(dòng)態(tài)密封體系的可重復(fù)柔性。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了一種用于密封體系的涂層配方，其目的是提供具有在密封件的反復(fù)彎曲和變形中保持其柔性的涂層的密封件。該涂層的這種高度可重復(fù)柔性在“擋風(fēng)雨條”密封件中尤其重要，該密封件尤其包括暴露于反復(fù)結(jié)構(gòu)壓縮和釋放下的機(jī)動(dòng)車門(mén)、機(jī)罩和行李箱的密封件。
本發(fā)明具有多種其他優(yōu)點(diǎn)。由于環(huán)境評(píng)估一直強(qiáng)制要求更低的VOC限度，因此本發(fā)明的UV涂層通過(guò)使用水作為溶劑/分散劑或者使用100％單體體系而使溶劑釋放小或者為零。
所述配方可以作為單組分噴霧施涂體系，其與現(xiàn)有技術(shù)體系中使用的雙組分交聯(lián)涂層相比具有更長(zhǎng)的貯存期。在線裝置的浪費(fèi)大大減少，與常規(guī)固化用的3分鐘固化時(shí)間相比，涂層檢驗(yàn)/厚度測(cè)量可以在固化后數(shù)秒鐘進(jìn)行，從而大大減少了涂層和基體的浪費(fèi)。
需要較小的生產(chǎn)設(shè)備。該技術(shù)體系的現(xiàn)狀是采用典型長(zhǎng)度為10-40米的隧道式窯。本發(fā)明需要2米長(zhǎng)的封閉光源，因此擠出線路的長(zhǎng)度降低了至少五分之四。與常規(guī)的IR或微波固化窯相比，該體系還可帶來(lái)較低的能耗。新型設(shè)備可以輕易地被裝配到現(xiàn)有生產(chǎn)線上。
最近環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)導(dǎo)致趨向更多地使用可回收材料。這種趨勢(shì)在機(jī)動(dòng)車工業(yè)中尤為明顯，機(jī)動(dòng)車工業(yè)中迫使制造商用可回收材料代替橡膠和塑料。本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是所述涂層配方可用于可回收的熱塑性材料的涂層中。
本發(fā)明還允許將來(lái)更多地使用TPE聚合物作為基體材料，TPE聚合物結(jié)合了彈性體的使用性能和熱塑性體的加工性能。這些TPE包括i.)橡膠與熱塑性體的混合物(EPDM和聚丙烯(PP)和天然橡膠/聚丙烯(NR/PP))ii.)軟嵌段共聚物iii.)硬嵌段共聚物。
溫度敏感性材料例如TPE、TPV和TPO要求在約100℃下低溫固化，以防止破壞其表面或機(jī)械性能。目前這可以通過(guò)使用催化的交聯(lián)體系來(lái)實(shí)現(xiàn)。所用的有機(jī)錫催化劑存在健康和安全問(wèn)題。然而，在室溫下進(jìn)行的UV固化導(dǎo)致基體溫度為約40℃，這不會(huì)對(duì)基體的表面或機(jī)械性能造成任何明顯改變或破壞。這種UV固化方法可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成沒(méi)有與固化工藝有關(guān)的溫度升高(冷固化體系)。
本發(fā)明可以以各種方式實(shí)施且現(xiàn)在在下列實(shí)施例中說(shuō)明某些實(shí)施方案。
實(shí)施例1將EPDM擠出基體進(jìn)行包括施涂溶劑基底漆的預(yù)處理。配方X通過(guò)混合下列組分制成％PUD(NeoRad R-440) 60.0(40％固體)PUD(NeoRez R-600) 20.0(40％固體)氟化聚醚10.0光引發(fā)劑A或B(見(jiàn)下文)3.0(等于40％溶液)N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP) 4.0潤(rùn)濕劑 3.0將配方X施涂于基體的離線樣品上至WFT(濕膜厚度)為15-20μ。通過(guò)在120-150℃下加熱2分鐘除去水。然后通過(guò)暴露于UVA、UVB、UVC汞燈UV源下1.0秒實(shí)現(xiàn)UV固化。發(fā)現(xiàn)該涂層的DFT(干膜厚度)為約15μ。其粘結(jié)良好并且耐磨，同時(shí)保持柔性和低摩擦。
光引發(fā)劑A.含有以[1∶1]混合(w/w)的2種光引發(fā)劑(Irgacure 184∶Irgacure 819)的涂層Irgacure 184CAS 947-19-31-羥基-環(huán)己基-苯基-酮 Irgacure 819CAS 162881-26-7雙(2，4，6-三甲基苯甲?；?-苯基氧化膦 B.含有一種光引發(fā)劑(Irgacure 2959)的涂層Irgacure 2959CAS 106797-53-91-[4-(2-羥基乙氧基)-苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙烷-1-酮 實(shí)施例2
通過(guò)在離開(kāi)擠出機(jī)時(shí)的電暈放電對(duì)TPE擠出品進(jìn)行預(yù)處理，并隨后用配方X(詳見(jiàn)實(shí)施例1)對(duì)其噴霧。噴霧所述配方至WFT為15-20μ。擠出基體的固有溫度約100℃，并因此不必單獨(dú)除去水。將噴霧基體以10-20m/min的速度暴露于相同的UV源下。這樣在暴露于UV源下不足1秒后制得DFT為約15μ的充分固化的涂層。
UV過(guò)程由于發(fā)射的是UV光能，其被移動(dòng)涂層(“濕”涂層膜)中的光引發(fā)劑吸收，從而使其分裂成反應(yīng)性物種(自由基)。自由基與液體配方中的不飽和化合物反應(yīng)而導(dǎo)致聚合。
機(jī)理(適用于所有光引發(fā)劑)步驟UV[光引發(fā)劑]→ [光引發(fā)劑]*吸收未活化的 活化的 (αβ斷裂)UV[光引發(fā)劑]*→ R· 化學(xué)反應(yīng)活化的 反應(yīng)性物種 促進(jìn)反應(yīng)性物種UVR·+樹(shù)脂(PUD) → R1· 引發(fā)反應(yīng)性物種UVR1·+樹(shù)脂(PUD) → R2· 增長(zhǎng)反應(yīng)性物種UVR1·+R1·(或R2·) → R-R終止非反應(yīng)性物種(聚合物)
權(quán)利要求
1.一種包含施涂于柔性熱塑性擠出品上的涂層配方的用于機(jī)動(dòng)車的密封體系，其中所述涂層配方包含可UV固化樹(shù)脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的密封體系，其中所述擠出品為熱塑性彈性體(TPE)擠出品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的密封體系，其中所述擠出品為擋風(fēng)雨條密封件。
4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的密封體系，其中所述樹(shù)脂為脂族水性樹(shù)脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的密封體系，其中所述樹(shù)脂為聚氨酯分散體(PUD)。
6.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的密封體系，其還包含樹(shù)脂用溶劑或分散劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的密封體系，其中所述溶劑或分散劑為水。
8.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的密封體系，其中所述配方包含減摩劑。
9.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的密封體系，其中所述樹(shù)脂占除了溶劑或分散劑外的配方的40-80重量％。
10.包含可UV固化樹(shù)脂的涂層配方在涂敷柔性熱塑性擠出品中的用途。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的用途，其中所述擠出品是熱塑性彈性體(TPE)擠出品。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的用途，其中所述擠出品是擋風(fēng)雨條密封件。
13.一種涂敷柔性熱塑性擠出品的方法，其包括提供包含可UV固化樹(shù)脂的涂層配方，將該組合物施涂于柔性擠出品上并將該涂敷制品暴露于200-400nm的UV光下。
14.一種用于柔性熱塑性擠出品的涂層配方，其包含可UV固化的水性樹(shù)脂和所述樹(shù)脂用的水溶劑或分散劑。
全文摘要
一種包含施用于柔性熱塑性擠出品上的涂層配方的用于機(jī)動(dòng)車的密封體系，其中所述涂層配方包含可UV固化樹(shù)脂。
文檔編號(hào)C09D5/00GK1615233SQ02827339
公開(kāi)日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2002年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月20日
發(fā)明者D·F·E·西德斯, A·J·格羅利斯 申請(qǐng)人:惠特福德塑料制品有限公司