柔性擠出品用的塗層體系的製作方法

2023-04-27 21:22:06 3

專利名稱：柔性擠出品用的塗層體系的製作方法
技術領域：
本發明涉及例如在機動車工業中用作密封件的柔性擠出品、特別是熱塑性擠出品用的塗層體系。
機動車密封體系通常通過擠出由一類合成橡膠和人造熱塑性材料製得。最常見的合成橡膠是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、擋風雨條或腰線密封條(belt-lineseals)，它們都需要在其表面上施加塗層以改進密封件的機械、化學和物理性能。
目前使用的塗層體系基於絮凝聚酯纖維、聚氨酯或有機矽樹脂體系或它們的組合體。絮凝聚酯纖維通過熱活化膠粘劑與密封件表面粘結。
聚氨酯和有機矽樹脂材料可以是在去離子水或有機溶劑混合物中的分散體和/或溶液。這些樹脂通常是交聯的，並經常採用異氰酸酯單體進行交聯以獲得固化塗層的物理和機械性能。
在現有塗層中使用的潤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)或聚矽氧烷。
通過常規的噴霧、刷塗、抹塗和浸塗技術施塗所述的塗層配方。固化活化機理是通過結合熱風、IR(光頻率)或UHF(顆粒頻率)的方式而對密封組件進行物理加熱，並由長10-40米的隧道式窯提供這種固化活化作用。這些現有塗層體系的固化時間通常為1-15分鐘(依可以獲得的窯設備而定)。
本發明的目的是提供一種柔性擠出品用的塗層體系，其不需要長時間固化並因此可以避免使用很長的隧道式窯。
根據本發明，提供了一種柔性熱塑性擠出品用的塗層配方，該塗層配方包含可固化樹脂和任選的所述樹脂用的溶劑或分散劑，並且其中所述樹脂是可UV固化樹脂。所述樹脂優選為PUD(聚氨酯分散體)並且溶劑/分散劑為水。所述配方優選包含光引發劑、交聯劑以及優選還包含減摩劑。
PUD優選為脂族水性樹脂或者這類樹脂的混合物。實例包括NeoradR440、Neorez R600，特別優選這二者的混合物。
合適的光引發劑包括Irgacure 184等。優選的光引發劑可以是1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙烷-1-酮(Irgacure 2959)。當被暴露於200-400nm的UV光(UVA、UVB和UVC)下時該交聯劑活化PUD分散體的交聯作用以形成與基體粘結的乾燥柔性膜。
減摩劑優選為PTFE，其優選呈平均粒度為8μm的微粉形式。特別優選的減摩劑是Fomblin FE2O EG(基於全氟聚醚的水微乳液)。
所述配方還可以包含一種或多種潤溼劑、表面活性劑和顏料。合適的潤溼劑包括i.)聚矽氧烷聚酯丙烯酸酯Tegorad 2200N，滑動和流動添加劑，ii.)聚醚聚矽氧烷共聚物Tegoglide 450。合適的表面活性劑包括FC430、Zonyl FSG、Tinuvin 292、Tinuvin 1130和Tinuvin 144。
PUD可以佔除了溶劑/分散劑外的所述配方的40-80重量％，優選60-80重量％，更優選40重量％。
光引發劑可以佔除了溶劑/分散劑外的所述配方的1-5重量％，優選3-5重量％，更優選3重量％。
減摩劑可以佔除了溶劑/分散劑外的所述配方的5-30重量％，優選10-25重量％，更優選10重量％。
PUD(例如NeoRad R440或NeoRez R600(NeoResins製備的脂族水性聚氨酯)、特別優選這二者的混合物)可以以38-32重量％、優選40-41重量％的濃度存在於溶劑/分散劑中。
所述配方可以在擠出時被連續施塗於擠出品上，或者可以在成型後被施塗於該製品上。其可以通過任何合適的方法施塗，例如通過手動噴霧和自動噴霧施塗、刷塗、抹塗、浸塗。
合適的UV源包括UVA 315-400nm、UVB 280-315nm、UVC 200-280nm。優選的來源是UVA、B、C。樹脂的固化可能需要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行。因此與傳統固化條件150-180℃下1-15分鐘相比，本發明體系顯著降低了固化窯的長度和固化時間，並可以通過在1秒內固化塗層而形成堅韌的、摩擦小的柔性膜。所述塗層可具有＜0.9的動摩擦係數和＜0.9的靜摩擦係數，並且其特性包括良好的耐溶劑性、柔性、耐水性、耐寒性、耐熱性和耐溼性。它可以施用於由熱塑性彈性體(TPE)、熱塑性聚烯烴(TPO)和熱塑性硫化橡膠(TPV)製成的擠出型材上。優選將所述塗層施塗於TPE擠出基體上。
在特別優選的方案中，本發明提供了一種結合使用全氟聚醚與可UV固化的水性PUD樹脂基體系的配方，其適於通過噴霧、刷塗、抹塗、浸塗等方式施塗，當其被施塗於前述基體上時可提供在拉伸中彈性＞100％、優選120％或甚至150％並同時保持上述機械性能和耐化學品性能的柔性膜。相反，現有的UV固化塗層僅限於在不要求塗層膜具有彈性的情況下及在許多避免塗層膜具有彈性的情況下應用。本發明可以在許多類型的基體上製備堅韌的但柔性好的UV固化塗層，其具有用於動態密封體系的可重複柔性。
在優選實施方案中，本發明提供了一種用於密封體系的塗層配方，其目的是提供具有在密封件的反覆彎曲和變形中保持其柔性的塗層的密封件。該塗層的這種高度可重複柔性在「擋風雨條」密封件中尤其重要，該密封件尤其包括暴露於反覆結構壓縮和釋放下的機動車門、機罩和行李箱的密封件。
本發明具有多種其他優點。由於環境評估一直強制要求更低的VOC限度，因此本發明的UV塗層通過使用水作為溶劑/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塗體系，其與現有技術體系中使用的雙組分交聯塗層相比具有更長的貯存期。在線裝置的浪費大大減少，與常規固化用的3分鐘固化時間相比，塗層檢驗/厚度測量可以在固化後數秒鐘進行，從而大大減少了塗層和基體的浪費。
需要較小的生產設備。該技術體系的現狀是採用典型長度為10-40米的隧道式窯。本發明需要2米長的封閉光源，因此擠出線路的長度降低了至少五分之四。與常規的IR或微波固化窯相比，該體系還可帶來較低的能耗。新型設備可以輕易地被裝配到現有生產線上。
最近環境意識的增強導致趨向更多地使用可回收材料。這種趨勢在機動車工業中尤為明顯，機動車工業中迫使製造商用可回收材料代替橡膠和塑料。本發明的另一優點是所述塗層配方可用於可回收的熱塑性材料的塗層中。
本發明還允許將來更多地使用TPE聚合物作為基體材料，TPE聚合物結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械性能。目前這可以通過使用催化的交聯體系來實現。所用的有機錫催化劑存在健康和安全問題。然而，在室溫下進行的UV固化導致基體溫度為約40℃，這不會對基體的表面或機械性能造成任何明顯改變或破壞。這種UV固化方法可以根據需要設計成沒有與固化工藝有關的溫度升高(冷固化體系)。
本發明可以以各種方式實施且現在在下列實施例中說明某些實施方案。
實施例1將EPDM擠出基體進行包括施塗溶劑基底漆的預處理。配方X通過混合下列組分製成％PUD(NeoRad R-440) 60.0(40％固體)PUD(NeoRez R-600) 20.0(40％固體)氟化聚醚10.0光引發劑A或B(見下文)3.0(等於40％溶液)N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP) 4.0潤溼劑 3.0將配方X施塗於基體的離線樣品上至WFT(溼膜厚度)為15-20μ。通過在120-150℃下加熱2分鐘除去水。然後通過暴露於UVA、UVB、UVC汞燈UV源下1.0秒實現UV固化。發現該塗層的DFT(幹膜厚度)為約15μ。其粘結良好並且耐磨，同時保持柔性和低摩擦。
光引發劑A.含有以[1∶1]混合(w/w)的2種光引發劑(Irgacure 184∶Irgacure 819)的塗層Irgacure 184CAS 947-19-31-羥基-環己基-苯基-酮 Irgacure 819CAS 162881-26-7雙(2，4，6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦 B.含有一種光引發劑(Irgacure 2959)的塗層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 實施例2
通過在離開擠出機時的電暈放電對TPE擠出品進行預處理，並隨後用配方X(詳見實施例1)對其噴霧。噴霧所述配方至WFT為15-20μ。擠出基體的固有溫度約100℃，並因此不必單獨除去水。將噴霧基體以10-20m/min的速度暴露於相同的UV源下。這樣在暴露於UV源下不足1秒後製得DFT為約15μ的充分固化的塗層。
UV過程由於發射的是UV光能，其被移動塗層(「溼」塗層膜)中的光引發劑吸收，從而使其分裂成反應性物種(自由基)。自由基與液體配方中的不飽和化合物反應而導致聚合。
機理(適用於所有光引發劑)步驟UV[光引發劑]→ [光引發劑]*吸收未活化的 活化的 (αβ斷裂)UV[光引發劑]*→ R· 化學反應活化的 反應性物種 促進反應性物種UVR·+樹脂(PUD) → R1· 引發反應性物種UVR1·+樹脂(PUD) → R2· 增長反應性物種UVR1·+R1·(或R2·) → R-R終止非反應性物種(聚合物)
權利要求
1.一種包含施塗於柔性熱塑性擠出品上的塗層配方的用於機動車的密封體系，其中所述塗層配方包含可UV固化樹脂。
2.根據權利要求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.根據權利要求1或2的密封體系，其中所述擠出品為擋風雨條密封件。
4.根據前述任一項權利要求的密封體系，其中所述樹脂為脂族水性樹脂。
5.根據權利要求4的密封體系，其中所述樹脂為聚氨酯分散體(PUD)。
6.根據前述任一項權利要求的密封體系，其還包含樹脂用溶劑或分散劑。
7.根據權利要求6的密封體系，其中所述溶劑或分散劑為水。
8.根據前述任一項權利要求的密封體系，其中所述配方包含減摩劑。
9.根據前述任一項權利要求的密封體系，其中所述樹脂佔除了溶劑或分散劑外的配方的40-80重量％。
10.包含可UV固化樹脂的塗層配方在塗敷柔性熱塑性擠出品中的用途。
11.根據權利要求10的用途，其中所述擠出品是熱塑性彈性體(TPE)擠出品。
12.根據權利要求11的用途，其中所述擠出品是擋風雨條密封件。
13.一種塗敷柔性熱塑性擠出品的方法，其包括提供包含可UV固化樹脂的塗層配方，將該組合物施塗於柔性擠出品上並將該塗敷製品暴露於200-400nm的UV光下。
14.一種用於柔性熱塑性擠出品的塗層配方，其包含可UV固化的水性樹脂和所述樹脂用的水溶劑或分散劑。
全文摘要
一種包含施用於柔性熱塑性擠出品上的塗層配方的用於機動車的密封體系，其中所述塗層配方包含可UV固化樹脂。
文檔編號C09D5/00GK1615233SQ02827339
公開日2005年5月11日 申請日期2002年12月20日 優先權日2001年12月20日
發明者D·F·E·西德斯, A·J·格羅利斯 申請人:惠特福德塑料製品有限公司