促进织物与橡胶化合物间粘合的乙烯基化合物等离子体预处理制造技术

本发明专利技术涉及一种通过乙烯基化合物等离子体预处理程序和随后将间苯二酚－甲醛胶乳（ＲＦＬ）胶乳施加到织物表面来促进织物与橡胶之间粘合的方法。本发明专利技术的方法包括将包含强的碳－碳键的化合物的游离基在织物基材上形成薄膜以及然后使织物被共价结合到ＲＦＬ的树脂组分的过程。于是这样的方法产生非常强和万能的粘合力，从而促进橡胶化合物与迄今为止不能使用的或难于使用的织物之间的粘合。制成的织物／橡胶复合材料作为增强件被用于诸如汽车轮胎、风扇皮带、输送带等等材料之中。这样的材料和复合材料也是在本发明专利技术范围内。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过乙烯基化合物等离子体(plasma)预处理程序和随后将间苯二酚-甲醛胶乳(RFL)施加到织物表面来促进织物与橡胶化合物之间粘合的方法。本专利技术的方法包括通过将包含强的碳-碳键的化合物的游离基在织物基材上形成薄膜以及然后使织物被共价结合到RFL的树脂组分的过程。于是这样的方法产生非常强和万能的粘合力，从而促进橡胶化合物与迄今为止不能使用的或难于使用的织物之间的粘合。制成的织物/橡胶复合材料作为增强件被用于诸如汽车轮胎、风扇皮带、输送带、等等材料之中。这样的材料和复合材料也是本专利技术所关注的。根据现有技术，在橡胶与织物层之间提供这种粘合的基本的方法包括用甲醛类胶乳，例如间苯二酚甲醛乙烯基-吡啶橡胶胶乳或RFL涂布或浸渍织物层。这产生了包裹织物纤维的树脂层，并且还在树脂层内包裹有橡胶颗粒，通过固化过程橡胶颗粒能被粘附到橡胶化合物。不幸的是，此过程不能在树脂包裹层与织物纤维之间形成足够的粘合力。现已公开了各种促进树脂与织物之间粘合的方法，包括用RFL胶乳和氨基官能的聚丙烯酸酯对织物进行预涂，诸如在Pelton的美国专利5654099号和Tsubakimoto Chain Company的欧洲专利申请665390号中所提到的方法，或使用预活化的织物，该预活化织物具有促进织物表面与橡胶层上的反应位置之间粘合的活性侧基，此处将所有的上述文献的全文编入作参考文献。RFL涂布法产生一种组合物，该组合物并不总是能在二层之间提供足够的粘附力。预活化织物，诸如用环氧树脂粘合增强剂涂布的聚酯纤维通常是与RFL处理一起使用的以进一步提高织物对橡胶的粘合。尽管在许多情况下这样的预活化织物性能很好，但是仍需要较廉价的方法和组合物来促进橡胶与织物层之间的粘合，以最终生产出增强的、持久而耐用的橡胶制品。还值得提到的是Hamada等人的美国专利5064876号和Swofford的美国专利5082738号，它们二者提到了促进聚合物薄膜粘合的底涂料组合物。通过使用等离子体预处理法已形成了不同的更强的织物/橡胶复合材料。特别有关的是Parker等人的美国专利5501880号、Shuttleworth等人的美国专利5283119号和Shuttleworth等人的美国专利5053246号。这些参考文献中的每一篇均公开了织物的等离子体预处理以实现提高织物与RFL橡胶之间的粘合。在这些方法中，织物表面首先用特定的等离子气体(O2/CF4)清洁，然后再用其它等离子体气体处理，以形成能促进织物与RFL粘合的表面。等离子体清洁和活化形成了对用RFL胶乳涂布而言具有更为有利的表面能的原始表面。这是通过在织物与RFL的树脂组分之间形成更充分(和因此而更好)的接触而增加对橡胶的粘合。然而，在织物与RFL之间仍没有形成充分的共价结合。Shuttleworth等人的美国专利5053246号和5283119号指出了随后的步骤，其中CS2等离子体被用于在织物表面上等离子体沉积含硫的薄膜。通过使薄膜与橡胶胶乳颗粒交联进一步增加粘合。不幸的是，这种粘合力的增加是相对地有限的，因为胶乳颗粒基本上被RFL的树脂组分所覆盖从而阻碍了想要的共价键的产生。该二专利的主要好处是在不使用超量的RFL组分的情况下可达到橡胶与织物的粘合。然而，所获得的粘合力还是不能令人满意的。此外，含硫化合物的存在对环境是有害的。于是，对所制得的织物/橡胶复合材料而言，树脂包裹的织物纤维显然只能产生有限度的粘合力，因为如果与基本上均匀地被粘附到织物表面上的真实树脂薄膜相比树脂组分会更容易地从这样的织物表面周围脱开。此相同类型的问题已在其它先前的教导中被提出，诸如在Kusano等人的美国专利5466424号、Yoshikawa等人的美国专利5316739号、Spitsin等人的美国专利5160592号、Pitt等人的美国专利5108780号和Furukawa等人的美国专利4756925号中。这种包裹特征随后限制了可使用现有方法的织物类型。例如，在上述专利文献中作为可能的增强材料的尼纶(聚酰胺)是主要的(如果不是唯一的一种的话)可使用的织物。虽然通过此种包裹程序这种织物也有可能在RFL树脂组分之间达到强的粘合，因而在整个织物/橡胶增强复合材料工业中易于使用它。但是，这样的织物受到其自身的许多限制。例如，与聚酯相比，使用尼纶更为昂贵。然而，聚酯与RFL橡胶的粘合是非常困难的，并因此在过去被证明是不易与橡胶相结合而形成合适的增强材料的。还有，聚芳酰胺织物，例如Kevlar_(得自DuPont du Nemours)、Twaron_(得自Akzo)、和Technora_(得自Teijin)，仅作为非限制性的例子，是众所周知的非常强的增强材料，且作为用于这样的织物/橡胶复合材料中的织物是特别理想的。然而，这些织物遇到与聚酯相同的粘合困难问题，因此在过去已被限制在某些有关的工业(即，轮胎增强材料、输送带、等等)中使用。因此，在预定工业(即，汽车轮胎、风扇皮带、输送带、等等)中为了提供成本-有效的和/或非常强的织物/橡胶增强复合材料仍需要促进RFL橡胶与聚酯或聚芳酰胺之间的粘合。因此，本专利技术提供一种促进织物与橡胶之间粘合的方法，它包括在乙烯基化合物等离子体中处理织物，接着用间苯二酚-甲醛胶乳涂布所得织物，随后使所说的织物与橡胶化合物相接触。更具体地说，本专利技术方法包括下列步骤(a)提供一种织物，其至少一部份是由选自聚芳酰胺、聚酯、尼纶、以及它们的混合物的纤维组成；(b)等离子体清洁织物表面，由此将氨基或羰基粘附到织物表面；(c)在选自乙烯基化合物等离子体和含有乙烯基化合物的等离子气体的一种介质中处理步骤“b”中所得到的织物，由此将具有暴露的游离基的各种碳键合的化合物粘附到织物上；(d)可选择地，用树脂涂布步骤“c”中所得到的织物；(e)用间苯二酚-甲醛胶乳(RFL)涂布步骤“c”或“d”中所得到的织物；(f)可选择地，用至少一种选自粘固剂、增粘剂、面涂料、树脂、以及它们的混合物的粘合剂化合物涂布步骤“e”中所得到的胶乳涂布的织物；(g)提供一种橡胶化合物；然后(h)使步骤“e”或“f”中的RFL涂布的织物与步骤“g”的橡胶化合物相接触。现有技术范围内没有利用这样专门的乙烯基化合物等离子体处理步骤来形成织物/橡胶复合材料。此外，现有技术没有教导或明白地建议这样的专用的组合物或使用这样的专门的等离子处理的方法。这样的方法提供了超过现有技术状态中的标准粘合方法的重大的好处。本专利技术的方法没有将大量的较高制造成本加到目标织物/橡胶复合材料上。事实上，在此专利技术的制造过程中所涉及的主要成本来自橡胶和/或织物组分。本专利技术的方法能够以较低的成本提供聚芳酰胺/橡胶复合材料，还能够以非常低的成本生产聚酯/橡胶复合材料，因此在合适的工业中本专利技术的方法是大大地出人意料的和非常理想的。这种方法通常使有可能通过用乙烯基化合物等离子体处理织物，将非常强的碳-碳键合的基团施加到织物表面。在不囿于任何专门理论的前提下，相信由乙烯基化合物发生的等离子体能产生非常多的具有无数的不同链长度和结构的化合物，它们易于被结合到基材织物的表面。由于等离子发生过程以随机方式分裂乙烯基化合物，所获得的织物表面处理看来是非常粘的，最可能是由于形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种促进织物与橡胶之间粘合的方法，包括在选自乙烯基化合物等离子体和含有乙烯基化合物的等离体气体的介质中处理织物，接着用间苯二酚－甲醛胶乳涂布所得到的织物，并随后使所说的涂布过的织物与橡胶化合物相接触。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：BD莫林，DFM米切尔斯，BD温茨，
申请(专利权)人：美利肯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]