专利名称：柔性挤出品用的涂层体系的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如在机动车工业中用作密封件的柔性挤出品、特别是热塑性挤出品用的涂层体系。
机动车密封体系通常通过挤出由一类合成橡胶和人造热塑性材料制得。最常见的合成橡胶是EPDM(乙烯/丙烯/二烯烃单体共聚物)，而热塑性材料通常为热塑性弹性体(TPE)、热塑性聚烯烃(TPO)或热塑性硫化橡胶(TPV)。不管它们是形成玻璃滑槽密封条、挡风雨条或腰线密封条(belt-lineseals)，它们都需要在其表面上施加涂层以改进密封件的机械、化学和物理性能。
目前使用的涂层体系基于絮凝聚酯纤维、聚氨酯或有机硅树脂体系或它们的组合体。絮凝聚酯纤维通过热活化胶粘剂与密封件表面粘结。
聚氨酯和有机硅树脂材料可以是在去离子水或有机溶剂混合物中的分散体和/或溶液。这些树脂通常是交联的，并经常采用异氰酸酯单体进行交联以获得固化涂层的物理和机械性能。
在现有涂层中使用的润滑剂品种主要是以分散体、溶液或微粉形式提供的PTFE(聚四氟乙烯)或聚硅氧烷。
通过常规的喷雾、刷涂、抹涂和浸涂技术施涂所述的涂层配方。固化活化机理是通过结合热风、IR(光频率)或UHF(颗粒频率)的方式而对密封组件进行物理加热，并由长10-40米的隧道式窑提供这种固化活化作用。这些现有涂层体系的固化时间通常为1-15分钟(依可以获得的窑设备而定)。
本发明的目的是提供一种柔性挤出品用的涂层体系，其不需要长时间固化并因此可以避免使用很长的隧道式窑。
根据本发明，提供了一种柔性热塑性挤出品用的涂层配方，该涂层配方包含可固化树脂和任选的所述树脂用的溶剂或分散剂，并且其中所述树脂是可UV固化树脂。所述树脂优选为PUD(聚氨酯分散体)并且溶剂/分散剂为水。所述配方优选包含光引发剂、交联剂以及优选还包含减摩剂。
PUD优选为脂族水性树脂或者这类树脂的混合物。实例包括NeoradR440、Neorez R600，特别优选这二者的混合物。
合适的光引发剂包括Irgacure 184等。优选的光引发剂可以是1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮(Irgacure 2959)。当被暴露于200-400nm的UV光(UVA、UVB和UVC)下时该交联剂活化PUD分散体的交联作用以形成与基体粘结的干燥柔性膜。
减摩剂优选为PTFE，其优选呈平均粒度为8μm的微粉形式。特别优选的减摩剂是Fomblin FE2O EG(基于全氟聚醚的水微乳液)。
所述配方还可以包含一种或多种润湿剂、表面活性剂和颜料。合适的润湿剂包括i.)聚硅氧烷聚酯丙烯酸酯Tegorad 2200N，滑动和流动添加剂，ii.)聚醚聚硅氧烷共聚物Tegoglide 450。合适的表面活性剂包括FC430、Zonyl FSG、Tinuvin 292、Tinuvin 1130和Tinuvin 144。
PUD可以占除了溶剂/分散剂外的所述配方的40-80重量％，优选60-80重量％，更优选40重量％。
光引发剂可以占除了溶剂/分散剂外的所述配方的1-5重量％，优选3-5重量％，更优选3重量％。
减摩剂可以占除了溶剂/分散剂外的所述配方的5-30重量％，优选10-25重量％，更优选10重量％。
PUD(例如NeoRad R440或NeoRez R600(NeoResins制备的脂族水性聚氨酯)、特别优选这二者的混合物)可以以38-32重量％、优选40-41重量％的浓度存在于溶剂/分散剂中。
所述配方可以在挤出时被连续施涂于挤出品上，或者可以在成型后被施涂于该制品上。其可以通过任何合适的方法施涂，例如通过手动喷雾和自动喷雾施涂、刷涂、抹涂、浸涂。
合适的UV源包括UVA 315-400nm、UVB 280-315nm、UVC 200-280nm。优选的来源是UVA、B、C。树脂的固化可能需要1-2秒钟，但是通常充分固化可能不到1秒钟。此外，固化可以在室温下进行。因此与传统固化条件150-180℃下1-15分钟相比，本发明体系显著降低了固化窑的长度和固化时间，并可以通过在1秒内固化涂层而形成坚韧的、摩擦小的柔性膜。所述涂层可具有＜0.9的动摩擦系数和＜0.9的静摩擦系数，并且其特性包括良好的耐溶剂性、柔性、耐水性、耐寒性、耐热性和耐湿性。它可以施用于由热塑性弹性体(TPE)、热塑性聚烯烃(TPO)和热塑性硫化橡胶(TPV)制成的挤出型材上。优选将所述涂层施涂于TPE挤出基体上。
在特别优选的方案中，本发明提供了一种结合使用全氟聚醚与可UV固化的水性PUD树脂基体系的配方，其适于通过喷雾、刷涂、抹涂、浸涂等方式施涂，当其被施涂于前述基体上时可提供在拉伸中弹性＞100％、优选120％或甚至150％并同时保持上述机械性能和耐化学品性能的柔性膜。相反，现有的UV固化涂层仅限于在不要求涂层膜具有弹性的情况下及在许多避免涂层膜具有弹性的情况下应用。本发明可以在许多类型的基体上制备坚韧的但柔性好的UV固化涂层，其具有用于动态密封体系的可重复柔性。
在优选实施方案中，本发明提供了一种用于密封体系的涂层配方，其目的是提供具有在密封件的反复弯曲和变形中保持其柔性的涂层的密封件。该涂层的这种高度可重复柔性在“挡风雨条”密封件中尤其重要，该密封件尤其包括暴露于反复结构压缩和释放下的机动车门、机罩和行李箱的密封件。
本发明具有多种其他优点。由于环境评估一直强制要求更低的VOC限度，因此本发明的UV涂层通过使用水作为溶剂/分散剂或者使用100％单体体系而使溶剂释放小或者为零。
所述配方可以作为单组分喷雾施涂体系，其与现有技术体系中使用的双组分交联涂层相比具有更长的贮存期。在线装置的浪费大大减少，与常规固化用的3分钟固化时间相比，涂层检验/厚度测量可以在固化后数秒钟进行，从而大大减少了涂层和基体的浪费。
需要较小的生产设备。该技术体系的现状是采用典型长度为10-40米的隧道式窑。本发明需要2米长的封闭光源，因此挤出线路的长度降低了至少五分之四。与常规的IR或微波固化窑相比，该体系还可带来较低的能耗。新型设备可以轻易地被装配到现有生产线上。
最近环境意识的增强导致趋向更多地使用可回收材料。这种趋势在机动车工业中尤为明显，机动车工业中迫使制造商用可回收材料代替橡胶和塑料。本发明的另一优点是所述涂层配方可用于可回收的热塑性材料的涂层中。
本发明还允许将来更多地使用TPE聚合物作为基体材料，TPE聚合物结合了弹性体的使用性能和热塑性体的加工性能。这些TPE包括i.)橡胶与热塑性体的混合物(EPDM和聚丙烯(PP)和天然橡胶/聚丙烯(NR/PP))ii.)软嵌段共聚物iii.)硬嵌段共聚物。
温度敏感性材料例如TPE、TPV和TPO要求在约100℃下低温固化，以防止破坏其表面或机械性能。目前这可以通过使用催化的交联体系来实现。所用的有机锡催化剂存在健康和安全问题。然而，在室温下进行的UV固化导致基体温度为约40℃，这不会对基体的表面或机械性能造成任何明显改变或破坏。这种UV固化方法可以根据需要设计成没有与固化工艺有关的温度升高(冷固化体系)。
本发明可以以各种方式实施且现在在下列实施例中说明某些实施方案。
实施例1将EPDM挤出基体进行包括施涂溶剂基底漆的预处理。配方X通过混合下列组分制成％PUD(NeoRad R-440) 60.0(40％固体)PUD(NeoRez R-600) 20.0(40％固体)氟化聚醚10.0光引发剂A或B(见下文)3.0(等于40％溶液)N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP) 4.0润湿剂 3.0将配方X施涂于基体的离线样品上至WFT(湿膜厚度)为15-20μ。通过在120-150℃下加热2分钟除去水。然后通过暴露于UVA、UVB、UVC汞灯UV源下1.0秒实现UV固化。发现该涂层的DFT(干膜厚度)为约15μ。其粘结良好并且耐磨，同时保持柔性和低摩擦。
光引发剂A.含有以[1∶1]混合(w/w)的2种光引发剂(Irgacure 184∶Irgacure 819)的涂层Irgacure 184CAS 947-19-31-羟基-环己基-苯基-酮 Irgacure 819CAS 162881-26-7双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦 B.含有一种光引发剂(Irgacure 2959)的涂层Irgacure 2959CAS 106797-53-91-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮 实施例2
通过在离开挤出机时的电晕放电对TPE挤出品进行预处理，并随后用配方X(详见实施例1)对其喷雾。喷雾所述配方至WFT为15-20μ。挤出基体的固有温度约100℃，并因此不必单独除去水。将喷雾基体以10-20m/min的速度暴露于相同的UV源下。这样在暴露于UV源下不足1秒后制得DFT为约15μ的充分固化的涂层。
UV过程由于发射的是UV光能，其被移动涂层(“湿”涂层膜)中的光引发剂吸收，从而使其分裂成反应性物种(自由基)。自由基与液体配方中的不饱和化合物反应而导致聚合。
机理(适用于所有光引发剂)步骤UV[光引发剂]→ [光引发剂]*吸收未活化的 活化的 (αβ断裂)UV[光引发剂]*→ R· 化学反应活化的 反应性物种 促进反应性物种UVR·+树脂(PUD) → R1· 引发反应性物种UVR1·+树脂(PUD) → R2· 增长反应性物种UVR1·+R1·(或R2·) → R-R终止非反应性物种(聚合物)
权利要求
1.一种包含施涂于柔性热塑性挤出品上的涂层配方的用于机动车的密封体系，其中所述涂层配方包含可UV固化树脂。
2.根据权利要求1的密封体系，其中所述挤出品为热塑性弹性体(TPE)挤出品。
3.根据权利要求1或2的密封体系，其中所述挤出品为挡风雨条密封件。
4.根据前述任一项权利要求的密封体系，其中所述树脂为脂族水性树脂。
5.根据权利要求4的密封体系，其中所述树脂为聚氨酯分散体(PUD)。
6.根据前述任一项权利要求的密封体系，其还包含树脂用溶剂或分散剂。
7.根据权利要求6的密封体系，其中所述溶剂或分散剂为水。
8.根据前述任一项权利要求的密封体系，其中所述配方包含减摩剂。
9.根据前述任一项权利要求的密封体系，其中所述树脂占除了溶剂或分散剂外的配方的40-80重量％。
10.包含可UV固化树脂的涂层配方在涂敷柔性热塑性挤出品中的用途。
11.根据权利要求10的用途，其中所述挤出品是热塑性弹性体(TPE)挤出品。
12.根据权利要求11的用途，其中所述挤出品是挡风雨条密封件。
13.一种涂敷柔性热塑性挤出品的方法，其包括提供包含可UV固化树脂的涂层配方，将该组合物施涂于柔性挤出品上并将该涂敷制品暴露于200-400nm的UV光下。
14.一种用于柔性热塑性挤出品的涂层配方，其包含可UV固化的水性树脂和所述树脂用的水溶剂或分散剂。
全文摘要
一种包含施用于柔性热塑性挤出品上的涂层配方的用于机动车的密封体系，其中所述涂层配方包含可UV固化树脂。
文档编号C09D5/00GK1615233SQ02827339
公开日2005年5月11日 申请日期2002年12月20日 优先权日2001年12月20日
发明者D·F·E·西德斯, A·J·格罗利斯 申请人:惠特福德塑料制品有限公司