提高层压材料界面粘结的方法技术

一种提高层压材料膜的两个相邻层间粘结的方法，包括在高于两个相邻层中至少一层的至少一种聚合组分的热转变温度的一个温度退火所述层压材料膜足够长的时间以使所述相邻层中至少一层的至少一种聚合组分部分扩散进入另一相邻的层。由所述层压材料膜制备的本发明专利技术的密封充气气囊可经受高应变，而层压材料层甚至在缝处也不会层分离和剥离。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造层压材料、尤其是具有与包括聚合隔离材料的层相邻的包括热塑性弹性体的层的层压材料的方法。
技术介绍
层压隔离膜和由该膜形成的充气式气囊已用在许多用于充气或缓冲的产品中，包括汽车轮胎，球，重型机械上使用的储蓄器，以及用在鞋类上。经常理想的是用热塑性聚合材料形成所述膜，因为热塑性材料可再生和重新形成新制品，从而降低制备操作过程中的废物和促进制品使用后的再循环。由于薄，热塑性隔离薄膜在一定程度上可被挠曲，但仅具有隔离材料层的热塑性隔离薄膜通常不具有用于许多场合、尤其是用于其中充气气囊在使用中经受高应变场合的足够的弹性。为了克服这一问题，已将隔离材料与弹性材料共混或层压。去除形变力后，甚至在该部分遭受显著的形变时，弹性材料或弹性体可基本上恢复它们原来的形状和尺寸。但是，已知为复合材料或层压材料的气囊式隔离薄膜在鞋类气囊和其它遭受高应变的气囊中也可带来许多问题。尤其是该类气囊层压材料可能经历层分离和剥离。当这样的力被施用到加压气囊时，气囊的形变将在层压材料层的界面处产生剪切力。重复的形变将使界面疲劳，导致层间分离。如果在构造时存在缝，则脱层尤其严重。因此，对用于形成使用中可经受高应变的加压气囊而言，界面剥离粘附强度是一个十分重要的性能。在制备多层层压材料中，一些先前已知的多层气囊采用复合薄膜粘结层或粘合剂以获得足够高的层间粘结强度以避免脱层问题。但是，使用该粘结层或粘合剂通常阻止产品形成过程中产生的任何废料的再次研磨和再循环成有用的产品，从而使生产更加昂贵，并且产生更多的废物。使用粘合剂也增加了制备层压材料的费用和复杂性。这些和其它的意识到的现有技术的缺点在Rudy的美国专利4340626，4936029，和5042176中有更详细的描述，在此引入这些文献作为参考。其它的方法是使这两种不同的材料一起反应以在这两种不同材料的层的界面处形成接枝共聚物层或接枝共聚物。Moureaux的美国专利5036110是一个接枝共聚物组合物的例子，在此引入此专利以为参考。Moureaux公开了一种用于气水储压器的弹性膜，它包括热塑性聚氨酯接枝共聚物和乙烯乙烯醇共聚物的薄膜。在另一个方法中，描述了膜层压材料，通过提供包括热塑性弹性体(例如热塑性聚氨酯)的第一层和包括隔离材料(例如乙烯和乙烯醇共聚物)的第二层的膜而排除粘合剂结合层，其中，氢结合发生在第一层和第二层间的膜片段上。具有挠性材料层和流体隔离材料层的层压材料例如描述在2000年7月4日授权的美国专利6082025，2000年1月11日授权的美国专利6013340，1999年9月14日授权的美国专利5952065，和1998年2月3日授权的美国专利5713141中，在此引入这些专利作为参考。虽然在这些参考文献中公开的膜提供了挠性的、“永久”充气的、气体填充的鞋缓冲元件(据信在本领域内其提供了显著的改进)但本专利技术仍然提供了进一步的改进，尤其在改进的界面粘结方面。专利技术概述本专利技术提供了改进层压材料膜的两个相邻的热塑性层间的界面粘结的方法。所述方法包括至少一个通过加热所述层压材料膜到高于一或两层的至少一种聚合组分的热转变温度的一个温度而退火所述层压材料膜足够的时间使所述至少一种组分部分扩散通过边界进入相邻的层。“部分扩散通过界面边界进入相邻的层”的意思是可检测量的组分扩散进相邻的层。作为膜层剥离强度的增量，可间接测量通过界面边界的扩散。剥离强度可通过ASTM D 1876 T-剥离试验测量(正确认识，整理是不必要的，因为没使用粘合剂)。在优选的实施方案中，剥离强度比未采用本专利技术的方法获得的剥离强度可增加至少100％，更优选至少500％。所述方法可进一步包括由熔融材料形成层压材料的步骤和也可包括在退火步骤之前用热使层压材料成型。当层压材料处在低于发生通过界面边界的显著扩散的温度时，在形成层压材料和使其成型的步骤与退火步骤之间，可有一段时间，本文称作“落后时间”。另外，可在形成层压材料的步骤之后立即进行退火步骤。本专利技术也提供了一种层压材料，其中至少一层的至少一种组分已经部分扩散进相邻的层。特别地，本专利技术的层压材料膜可具有至少约20磅/线性英寸的界面粘结强度。作为相邻层之一的热塑性弹性体层给本专利技术的层压材料膜提供了弹性，同时，作为另一相邻层的隔离层使膜可阻挡流体从膜的一侧传到另一侧。可用这一耐久的弹性隔离膜制备充气气囊。“耐久的”是指膜具有出色的抗疲劳破坏性，其意味着膜能够经受重复的弯曲和/或形变以及恢复而没有沿着膜的层界面脱层，优选在很宽的温度范围内。为了本专利技术的目的，“膜”一词优选指优选在比大气压高的压力下从另一种流体(液体或气体)分离气体或在比大气压低的压力下从所述气体分离气体的独立式薄膜。为了非分离流体的目的而层压或涂在另一制品上的薄膜优选不在本专利技术膜的定义内。由所述层压材料膜制备的本专利技术的密封充气气囊可经受高的应变，而不会引起层压材料层的层分离或剥离，甚至在接缝处。本专利技术进一步提供了外壳(enclosures)，包括(但不限于)由本专利技术的层压材料形成的永久密封的充气气囊，以及包含所述外壳和气囊的制品。气囊可用气体如氮气、空气、超级气体充气，并可用于去膨胀或缓冲例如运动球类或鞋类。“超级气体”一词是指大分子气体，如SF6、CF4、C2F6、C3F8等，其描述在Rudy等人的美国专利4183156、Rudy的4287250，和Rudy的4340626中，在此引入这些专利以为参考。隔离膜优选具有足够低的气体透过率，以使气囊保持“永久的”充气，即保持对于引入所述气囊的制品的使用寿命有用的内部压力。用于测量不同薄膜材料的相对可透过性、渗透性、和扩散作用的一个可接受的方法是ASTM D-1434。膜的气体透过率以单位时间单位面积经膜扩散的气体的量来表达。气体透过率可用单位cc/(m2)(24小时)来表示。专利技术详述本专利技术提供了一个方法，包括通过加热所述层压材料膜到一层的至少一种聚合组分或每个相邻层的至少一种聚合组分的热转变温度以上的一个温度而退火层压材料膜的至少一个步骤。退火层压材料膜足够的时间以使至少一种组分通过边界部分扩散进相邻的层。“热转变温度”是指温度转化区域的中点，超过该中点聚合组分的性能发生显著的变化。热转变温度可以是玻璃化转变温度或结晶熔融温度。这样的热转化是众所周知的并在文献中有描述。可由参考文献或通过任何已知的方法实验确定一个具体的聚合组分的热转变温度，所述方法包括差示扫描量热法，差示热分析法，热解重量分析法，动态力学分析法等。优选地，退火温度为比一或两层的至少一种聚合组分的热转化温高至少约50℃，更优选高至少约80℃。比获得最佳的界面粘结所需的退火温度高的温度可缩短时间，但温度应低于层材料的流动温度以避免层压材料膜形变。在退火温度保持层压材料膜足够的时间以使至少一种组分部分扩散进相邻的层。可通过扫描电子显微镜或其它设备观察通过界面边界的扩散，而且作为膜层剥离强度的增量，也可间接方便地测量扩散。可通过ASTM D 1876 T-剥离试验测量剥离强度(正确认识，因为没采用粘合剂，所以不必整理)。在优选的实施方案中，剥离强度比未采用本专利技术的方法获得的剥离强度高至少约100％，更优选高至少约200％。在一个更优选的实施方案中，剥离强度比未采用所述退火本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高层压材料膜的两个相邻层间的粘结的方法，包括以下步骤： （ａ）形成具有与第二热塑性层相邻的第一热塑性层的层压材料； （ｂ）在高于至少一层的至少一种聚合组分的热转变温度的一个温度退火所述层压材料足够的时间以使至少一种聚合组分部分扩散进入相邻的层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RL瓦特肯斯，
申请(专利权)人：耐克国际有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]