專利名稱：在整個(gè)結(jié)構(gòu)中具有開孔結(jié)構(gòu)的制品表面上提供涂層的方法及該方法的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一方面涉及一種在整個(gè)結(jié)構(gòu)中具有開孔結(jié)構(gòu)的制品表面上提供涂層的方法。另一方面，本發(fā)明涉及這種方法在整個(gè)聚合物結(jié)構(gòu)中的開孔聚合物的表面上作為疏水劑、疏油劑、阻燃劑和/或防滲涂層的應(yīng)用。
為了對(duì)例如泡沫的具有開孔結(jié)構(gòu)的制品提供某些特性，使用了不同的方法，這些特性例如防火和阻燃、防水等。
一方面，已知其通過例如US3950298所述的化學(xué)浸漬法(又稱為以濕化學(xué)制品進(jìn)行浸漬)來進(jìn)行，其中以防水添加劑的有機(jī)溶液對(duì)必須防水的例如紡織材料的材料進(jìn)行完全浸潤，以使該防水添加劑廣泛分散在紡織材料的內(nèi)表面中并排出過量的添加劑。
這種方法的缺點(diǎn)在于需要對(duì)制品進(jìn)行極強(qiáng)烈的干燥，這需要很多時(shí)間和能量。
另一方面，為了獲得上述特性，可使用如WO01/00718所述的方法，其中描述了含有許多異氰酸脂-基聚合泡沫顆粒，特別是聚氨酯泡沫顆粒，其通過異氰酸脂基粘合劑相互粘結(jié)的粘結(jié)泡沫(bonded foam)，及其生產(chǎn)方法。為了使該粘結(jié)泡沫防水，在粘結(jié)泡沫中結(jié)合了至少一種防水添加劑。通過在其中結(jié)合防水添加劑，獲得通常仍相當(dāng)親水的粘結(jié)泡沫，但其具有降至最大500g/m3，且優(yōu)選最大180g/m3(在25℃下根據(jù)法國標(biāo)準(zhǔn)UEAtc H.1MOD1進(jìn)行測(cè)定)的吸水量。
一旦粘結(jié)泡沫已經(jīng)脫?；蛞坏┱辰Y(jié)泡沫已經(jīng)進(jìn)一步切割為具有期望尺寸的塊，可以將防水添加劑結(jié)合進(jìn)粘結(jié)泡沫中。其他結(jié)合防水添加劑的方法為-在將該粘合劑涂覆到泡沫顆粒之前，通過將添加劑混合到粘合劑中；-在防水添加劑為液體形式的情況下，通過將其噴灑到泡沫顆粒上，更具體地說在將粘合劑涂覆到這些顆粒上之前或之后和/或甚至同時(shí)；和-在防水添加劑為固體形式的情況下，通過將其與泡沫顆粒進(jìn)行混合，優(yōu)選在將粘合劑涂覆到其上之前，以便更容易地獲得均質(zhì)混合物。
這種制備粘結(jié)泡沫的方法的問題在于其為一個(gè)復(fù)雜的方法。
本發(fā)明的目的是提供一種在整個(gè)結(jié)構(gòu)中具有開孔結(jié)構(gòu)的制品表面上提供涂層的方法，該方法更易實(shí)施，例如以干燥、更經(jīng)濟(jì)和環(huán)境友好的方式。
通過提供一種在整個(gè)結(jié)構(gòu)中具有開孔結(jié)構(gòu)的制品表面上提供涂層的方法實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的，其中所述涂層通過等離子體聚合法提供。
等離子體聚合是這樣一種方法，通過該方法將聚合膜的薄層沉積在任何與有機(jī)單體的等離子體相接觸的表面上。取決于沉積條件，可使膜的性能適合要求，該沉積條件指等離子體參數(shù)例如能量、壓力、流速等。
該膜由來源于等離子體-形成氣體的可聚合的類型形成。在氣相中，以氣體形式引入的原材料單體在等離子體中電離，這樣導(dǎo)致高能類型，例如電子、離子或光子，從而引起化學(xué)鍵的斷裂并從而產(chǎn)生自由基，然后基底表面吸收該自由基并鍵合和聚合。
雖然有這樣的事實(shí)，即在技術(shù)領(lǐng)域中本領(lǐng)域技術(shù)人員存在偏見，認(rèn)為通過等離子體聚合法，不可能在整個(gè)結(jié)構(gòu)中具有開孔結(jié)構(gòu)的制品表面上提供涂層，但本發(fā)明方法提供了令人滿意的制品。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，在進(jìn)行等離子體聚合法之前對(duì)所述具有開孔結(jié)構(gòu)的制品進(jìn)行脫氣。
這種方法的使用賦予這樣的優(yōu)勢(shì)，即不使用液體，且因此以干燥的方式進(jìn)行該方法。此外，由于這類方法使用少量氣體作為消耗品，因而沒有廢料。在該方法中不使用或污染如溶劑或水的其它化學(xué)藥品。
必須制備泡沫(結(jié)構(gòu)必須為開孔，排空剩余的溶劑和濕氣，去除密封箔)以使在聚合加工期間(如上所述)形成的自由基能夠在制品的開孔結(jié)構(gòu)中滲透足夠深入。
優(yōu)選通過在干燥爐中干燥開孔聚合物而進(jìn)行制備。
第二個(gè)可能性是在等離子體聚合涂覆設(shè)備中進(jìn)行抽真空。
優(yōu)選在20℃-200℃之間的溫度下進(jìn)行所述脫氣。
在本發(fā)明的優(yōu)選方法中，在真空中進(jìn)行等離子體聚合法。
為了產(chǎn)生自由基，優(yōu)選將單體蒸汽用于等離子體聚合法。
所述單體蒸汽優(yōu)選由單體或含有鹵素和/或磷和/或氮和/或硅的單體混合物組成。
首先，單體可以由選自含氟化合物和/或含磷化合物和/或含硅化合物和/或含氮化合物的前體氣體或液體產(chǎn)生。
其次，單體可以由選自CF4、C2F6、C3F6、C3F8、C4F8、C5F12和/或C6F14或其它飽和或不飽和氟烴(CxFy)或氫氟烴的前體產(chǎn)生。
再次，單體可以由選自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯或其它磷酸衍生物的前體產(chǎn)生。
最后，單體可以由選自乙胺、三乙胺、烯丙胺或丙烯腈的前體產(chǎn)生。
在本發(fā)明的優(yōu)選方法中，所述具有開孔結(jié)構(gòu)的制品為開孔聚合物。
在本發(fā)明的更優(yōu)選方法中，所述開孔聚合物為聚氨酯、聚乙烯、蜜胺或聚苯乙烯泡沫。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選方法中，所述具有開孔結(jié)構(gòu)的制品為燒結(jié)開孔網(wǎng)狀/泡沫-狀結(jié)構(gòu)。
所述燒結(jié)開孔網(wǎng)狀/泡沫-狀結(jié)構(gòu)優(yōu)選由純金屬、合金或陶瓷構(gòu)成。
在本發(fā)明的又一個(gè)方法中，所述開孔結(jié)構(gòu)為半-開孔泡沫。
所述半-開孔泡沫優(yōu)選為尿烷、聚乙烯或聚苯乙烯半-開孔泡沫。
為了向具有開孔結(jié)構(gòu)的制品，例如泡沫，遍及制品的開孔結(jié)構(gòu)，提供例如防火和阻燃、疏水、疏油、防滲涂覆等的某些特性，在本發(fā)明的方法中使用等離子體聚合法。通過這種方法處理的制品的實(shí)例為飛機(jī)座椅、用于運(yùn)輸車輛和建筑目的的絕緣材料等。
當(dāng)在具有開孔結(jié)構(gòu)的制品中使用等離子體聚合時(shí)出現(xiàn)的問題是，在這種制品中存在氣體。在該方法中，等離子體聚合法期間形成的自由基不能在開孔結(jié)構(gòu)中滲透足夠深。通過在20℃-200℃的溫度下在干燥爐進(jìn)行干燥，對(duì)具有開孔結(jié)構(gòu)的制品進(jìn)行脫氣，從而解決該問題。還可以在等離子體聚合設(shè)備中立即進(jìn)行干燥。
在等離子體真空反應(yīng)器中進(jìn)行等離子體聚合法。為了實(shí)施等離子體聚合法，必須考慮許多決定性的參數(shù)，即-能量；-單體蒸汽的類型，氣流；-工作壓力；-等離子體發(fā)生器工作頻率(40kHz，13,56MHz，2,45GHz，標(biāo)準(zhǔn)或脈沖)；-處理時(shí)間。
能夠以不同的方法引發(fā)等離子體，即射頻、脈沖或DC，且電極的數(shù)量和位置也可變化。
抽空取決于所使用的泵和反應(yīng)器體積。為了在反應(yīng)室中保持極低的壓力或真空，有必要進(jìn)行抽真空。這樣就可以進(jìn)行聚合過程。
為了在反應(yīng)室中獲得自由基，單體蒸汽的單體與例如電子、離子或光子的高能類型進(jìn)行反應(yīng)。因此，需要高能量，這導(dǎo)致了單體的高衍射。例如，在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，取決于反應(yīng)器的大小，使用50-300W的能量。當(dāng)該反應(yīng)室處于低壓或真空下時(shí)，基團(tuán)之間碰撞的機(jī)會(huì)少且因此具有更大的機(jī)會(huì)以獲得具有開孔結(jié)構(gòu)的制品。
在該等離子體聚合法中，可以使用不同類型的單體蒸汽。所述單體蒸汽由單體或含有鹵素和/或磷和/或氮和/或硅的單體混合物組成。
單體可由選自含氟化合物和/或含磷化合物和/或含硅化合物和/或含氮化合物的前體氣體或液體產(chǎn)生；此外，單體可由選自下列物質(zhì)的前體產(chǎn)生-CF4、C2F6、C3F6、C3F8、C4F8、C5F12和/或C6F14或其它飽和或不飽和氟烴(CxFy)或氫氟烴；-磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯或其它磷酸衍生物；-乙胺、三乙胺、烯丙胺或丙烯腈。
不同的具有開孔結(jié)構(gòu)的制品可以由該方法處理，即-開孔聚合物，例如聚氨酯、聚乙烯、蜜胺或聚苯乙烯泡沫；-燒結(jié)開孔網(wǎng)狀/泡沫-狀結(jié)構(gòu)，例如由純金屬，合金或陶瓷構(gòu)成；-半-開孔泡沫，例如尿烷、聚乙烯或聚苯乙烯半-開孔泡沫。
本發(fā)明和上述描述的方法用以在整個(gè)聚合物結(jié)構(gòu)中的開孔聚合物表面上提供疏水劑、疏油劑、阻燃劑和/或防滲涂層。
通過更詳細(xì)地描述本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的下列實(shí)施例，本發(fā)明的其它特點(diǎn)和特別方面及其應(yīng)用將變得清晰。本實(shí)施例的特別方面僅用以說明本發(fā)明上述總體公開的范圍，而并非對(duì)本發(fā)明和權(quán)利要求及說明書全文的范圍進(jìn)行限定。
實(shí)施例在泡沫表面及整體結(jié)構(gòu)中進(jìn)行等離子體聚合以對(duì)蜜胺泡沫賦予疏水特性將蜜胺泡沫放在CD1000中，CD1000是由Europlasma N.V.，Oudenaarde，Belgium制造的系統(tǒng)。將CD1000吸出并加熱(以加速泡沫的脫氣)至基本壓力。在該反應(yīng)室中提供的參數(shù)如下-能量0-1000W-工作壓力20-500毫托-電極2電極在CD1000的反應(yīng)室中，引入氣體，然后可以開始聚合。對(duì)厚度為100mm的泡沫施加的處理時(shí)間為10分鐘-1小時(shí)。該處理使蜜胺泡沫不吸水。
通過下列方法測(cè)定該經(jīng)處理的蜜胺泡沫的疏水特性以溶解的方法將IPA(異丙醇)置于制品上，IPA親水性強(qiáng)且滲透深入制品中。為了達(dá)到一定等級(jí)，需要將該溶液在制品上保持10秒鐘。決定防水性的不同等級(jí)為
通過上述方法處理的蜜胺泡沫達(dá)到等級(jí)6。
該蜜胺泡沫可用于例如在飛機(jī)、工作室、住宅等的絕緣，座椅，兒童床墊等，以防止吸水。當(dāng)將這種座椅放在具有相對(duì)高濕度的地方時(shí)，其不吸收濕氣。在兒童床墊中，以這種方法防止?jié)駳鉂B透進(jìn)床墊中。
權(quán)利要求
1.在整個(gè)結(jié)構(gòu)中具有開孔結(jié)構(gòu)的制品表面上提供涂層的方法，其特征在于所述涂層通過等離子體聚合法提供。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于在進(jìn)行等離子體聚合法之前對(duì)所述具有開孔結(jié)構(gòu)的制品進(jìn)行脫氣。
3.權(quán)利要求2的方法，其特征在于通過在干燥爐中干燥該開孔聚合物進(jìn)行脫氣。
4.權(quán)利要求2的方法，其特征在于在等離子體聚合設(shè)備中進(jìn)行脫氣。
5.權(quán)利要求3或4的方法，其特征在于通過20℃-200℃的溫度進(jìn)行所述脫氣。
6.權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的方法，其特征在于該等離子體聚合法在真空中進(jìn)行。
7.權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于在該等離子體聚合法中使用單體蒸汽。
8.權(quán)利要求7的方法，其特征在于所述單體蒸汽由含有鹵素和/或磷和/或氮和/或硅的單體或單體混合物組成。
9.權(quán)利要求8的方法，其特征在于該單體由選自含氟化合物和/或含磷化合物和/或含硅化合物和/或含氮化合物的前體氣體或液體產(chǎn)生。
10.權(quán)利要求9的方法，其特征在于該單體由選自CF4、C2F6、C3F6、C3F8、C4F8、C5F12和/或C6F14或其它飽和或不飽和氟烴(CxFy)或氫氟烴的前體產(chǎn)生。
11.權(quán)利要求9的方法，其特征在于該單體由選自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯或其它磷酸衍生物的前體產(chǎn)生。
12.權(quán)利要求9的方法，其特征在于該單體由選自乙胺、三乙胺、烯丙胺或丙烯腈的前體產(chǎn)生。
13.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于所述具有開孔結(jié)構(gòu)的制品為開孔聚合物。
14.權(quán)利要求13的方法，其特征在于所述開孔聚合物為聚氨酯、聚乙烯、蜜胺或聚苯乙烯泡沫。
15.權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的方法，其特征在于所述具有開孔結(jié)構(gòu)的制品為燒結(jié)開孔網(wǎng)狀/泡沫-狀結(jié)構(gòu)。
16.權(quán)利要求15的方法，其特征在于所述燒結(jié)開孔網(wǎng)狀/泡沫-狀結(jié)構(gòu)由純金屬、合金或陶瓷構(gòu)成。
17.權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的方法，其特征在于開孔結(jié)構(gòu)為半-開孔泡沫。
18.權(quán)利要求17的方法，其特征在于所述半-開孔泡沫為聚氨酯、聚乙烯或聚苯乙烯半-開孔泡沫。
19.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法在整個(gè)聚合物結(jié)構(gòu)中的開孔聚合物的表面上獲得疏水劑、疏油劑、阻燃劑和/或防滲涂層的目的中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明一方面涉及一種在整個(gè)結(jié)構(gòu)中具有開孔結(jié)構(gòu)的制品表面上提供涂層的方法，其中所述涂層通過等離子體聚合法獲得。對(duì)于該具體過程，需要制備泡沫以用于等離子體聚合法。在開孔和半－開孔結(jié)構(gòu)中以定性和均質(zhì)的方法進(jìn)行聚合。另一方面，本發(fā)明涉及上述方法在整個(gè)聚合物結(jié)構(gòu)中的開孔聚合物的表面上作為疏水劑、疏油劑、阻燃劑和/或防滲涂層的應(yīng)用。
文檔編號(hào)B05D3/04GK1717439SQ03825717
公開日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2003年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月30日
發(fā)明者馬克·保韋爾斯, 安東尼·范蘭德格姆, 約翰·帕爾默斯 申請(qǐng)人:歐洲等離子公司