CN103862728B - 汽车电气电子设备用持续单向透湿的涂层膜及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车电气电子设备用持续单向透湿的涂层膜及其制造方法，该涂层膜包括：膨体聚四氟乙烯微孔薄膜和含有亲水基团的涂层，所述的膨体聚四氟乙烯微孔薄膜表面涂覆有含有亲水基团的涂层。其制造方法：膨体聚四氟乙烯微孔薄膜的制造；含有亲水基团的涂层剂的制备；涂层膜的制造：涂前准备，含有亲水基团的涂层剂加入滚涂机，涂层厚度调节，膨体聚四氟乙烯微孔薄膜放卷，与滚筒接触涂胶，下道工序滚筒加热烘干涂层膜，收卷，存放熟成固化，包装。本发明能够确保汽车电气电子设备的壳体内无结雾凝露现象的产生，使得电气性能不受潮湿空气环境的影响，又能够阻挡灰尘的渗入，使得汽车电气电子设备的壳体内达到无污染的尘密级。

Description

汽车电气电子设备用持续单向透湿的涂层膜及其制造方法
技术领域
本发明涉及涂层膜领域，特别是涉及一种汽车电气电子设备用持续单向透湿的涂层膜及其制造方法。
背景技术
欧盟汽车车灯的弯管透气孔散雾去凝露理论：内有海绵防尘，也接灯内空气随灯内温度的变化可以大出大进，从而较快的实现灯内散雾去凝露，弯管透气的车灯使用不久后壳体内积尘和电气元件锈蚀。
美国Gore公司的散雾去凝露理论：车灯是通过灯内与灯外透气对流，建立一种气压平衡，灯内水蒸气随灯内的温度升高而排出灯外，壳体上使用面积大一点的透气膜贴片方法实现散雾去凝露。从而减少水蒸气对灯光的散射模糊不清的现象发生，车灯不工作时外部环境潮湿空气会进入壳体内。该理论使用的透气膜贴片数量多，没法解决壳体内空气温度较低区域的凝露问题。
日东电工nito公司的散雾去凝露理论：车灯是通过灯具的上下位置透气孔形成空气对流，灯内水蒸气随灯内的温度升高从上位置的透气孔排出灯外，下位置的透气孔不断补充灯外空气。从而减少水蒸气对灯光的散射模糊不清的现象发生，该理论使用的透气栓数量多，没法解决壳体内空气温度较低区域的凝露问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种汽车电气电子设备用持续单向透湿的涂层膜及其制造方法，能够确保汽车电气电子设备的壳体内无结雾凝露现象的产生，使得电气性能不受潮湿空气环境的影响，汽车电气电子设备的壳体内的镜面上或光滑的电子元件表面就不会有雾水现象产生，使得汽车电气电子设备的性能得以发挥出来，彻底颠覆了欧美日对壳体内湿度控制调节的传统方法，又能够阻挡灰尘的渗入，使得汽车电气电子设备的壳体内达到无污染的尘密级。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种汽车电气电子设备用持续单向透湿的涂层膜，包括：膨体聚四氟乙烯微孔薄膜和含有亲水基团的涂层，所述的膨体聚四氟乙烯微孔薄膜表面涂覆有含有亲水基团的涂层。
在本发明一个较佳实施例中，所述的含有亲水基团的涂层的厚度为0.05~0.1mm。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种汽车电气电子设备用持续单向透湿的涂层膜的制造方法，包括以下步骤：
（1）膨体聚四氟乙烯微孔薄膜的制造：将聚四氟乙烯分散树脂与液体助挤剂按比例混合，保温熟成，予压成柱体毛坯，将柱体毛坯制成薄片，经加热脱去助挤剂，单向拉伸，双向拉伸，热定型，冷却，收卷；
（2）含有亲水基团的涂层剂的制备：将聚氨基甲酸酯、二甲基甲酰胺溶剂、亲水基团溶剂和SiO2微粉的混合物搅拌乳化均匀，形成有亲水基团的涂层剂；
（3）涂层膜的制造：涂前准备，含有亲水基团的涂层剂加入滚涂机，涂层厚度调节，膨体聚四氟乙烯微孔薄膜放卷，与滚筒接触涂胶，下道工序滚筒加热烘干涂层膜，收卷，存放熟成固化，包装。
在本发明一个较佳实施例中，所述的膨体聚四氟乙烯微孔薄膜的制造：将聚四氟乙烯分散树脂与液体助挤剂按比例混合，在30℃~35℃保温熟成，予压成柱体毛坯，通过压延法将柱体毛坯制成薄片，经90~110℃加热脱去助挤剂，在190~210℃单向拉伸，在190~210℃双向拉伸，在330~350℃烧结15~20min热定型，冷却，收卷。
在本发明一个较佳实施例中，所述的聚氨基甲酸酯、二甲基甲酰胺溶剂、亲水基团溶剂和SiO2微粉的质量比为5：12：1：1。
在本发明一个较佳实施例中，所述的涂层膜的制造：涂前准备，含有亲水基团的涂层剂在点式滚涂机加料，将涂层厚度调节到0.05~0.1mm，膨体聚四氟乙烯微孔薄膜放卷，与点式滚筒接触涂胶，下道工序滚筒在80℃~100℃加热烘干涂层膜同时挥发去除二甲基甲酰胺溶剂及溶剂回收处理，收卷，在25~35℃存放24h熟成固化，包装。
在本发明一个较佳实施例中，所述的含有亲水基团的涂层剂的粘度指数33 Pa.s。
在本发明一个较佳实施例中，所述的亲水基团溶剂为含有-OH、-NHCOO-或-COOH基团的溶剂，所述的SiO2微粉的粒径为0.1μm ~12μm。
在本发明一个较佳实施例中，所述的液体助挤剂为航空煤油。
在本发明一个较佳实施例中，所述的聚四氟乙烯分散树脂与液体助挤剂的质量比为4~6：1。
本发明的有益效果是：本发明能够确保汽车电气电子设备的壳体内无结雾凝露现象的产生，使得电气性能不受潮湿空气环境的影响，在汽车电气电子设备的壳体内的湿度大大降低因而不具备凝露的条件，使得壳体内空气干燥，汽车电气电子设备的壳体内的镜面上或光滑的电子元件表面就不会有雾水现象产生，使得汽车电气电子设备的性能得以发挥出来，彻底颠覆了欧美日对壳体内湿度控制调节的传统方法，又能够阻挡灰尘的渗入，使得汽车电气电子设备的壳体内达到无污染的尘密级。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明汽车电气电子设备用持续单向透湿的涂层膜一较佳实施例的结构示意图；
附图中各部件的标记如下：1、膨体聚四氟乙烯微孔薄膜，2、含有亲水基团的涂层。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例包括：
一种汽车电气电子设备用持续单向透湿的涂层膜，包括：膨体聚四氟乙烯微孔薄膜1和含有亲水基团的涂层2，所述的膨体聚四氟乙烯微孔薄膜1表面涂覆有含有亲水基团的涂层2。
优选的，所述的含有亲水基团的涂层2的厚度为0.05~0.1mm。
汽车电气电子设备用持续单向透湿的涂层膜的制造方法，包括以下步骤：
（1）膨体聚四氟乙烯微孔薄膜1的制造：将聚四氟乙烯分散树脂与液体助挤剂按比例混合，保温熟成，予压成柱体毛坯，将柱体毛坯制成薄片，经加热脱去助挤剂，单向拉伸，双向拉伸，热定型，冷却，收卷；
（2）含有亲水基团的涂层剂的制备：将聚氨基甲酸酯、二甲基甲酰胺溶剂、亲水基团溶剂和SiO2微粉的混合物搅拌乳化均匀，形成有亲水基团的涂层剂；
（3）涂层膜的制造：涂前准备，含有亲水基团的涂层剂加入滚涂机，涂层厚度调节，膨体聚四氟乙烯微孔薄膜1放卷，与滚筒接触涂胶，下道工序滚筒加热烘干涂层膜，收卷，存放熟成固化，包装。
优选的，所述的膨体聚四氟乙烯微孔薄膜1的制造：将聚四氟乙烯分散树脂与液体助挤剂按比例混合，在30℃~35℃保温熟成，予压成柱体毛坯，通过压延法将柱体毛坯制成薄片，经90~110℃加热脱去助挤剂，在190~210℃单向拉伸，在190~210℃双向拉伸，在330~350℃烧结15~20min热定型，冷却，收卷。
优选的，所述的聚氨基甲酸酯、二甲基甲酰胺溶剂、亲水基团溶剂和SiO2微粉的质量比为5：12：1：1。
优选的，所述的涂层膜的制造：涂前准备，含有亲水基团的涂层剂在点式滚涂机加料，将涂层厚度调节到0.05~0.1mm，膨体聚四氟乙烯微孔薄膜放卷，与点式滚筒接触涂胶，下道工序滚筒在80℃~100℃加热烘干涂层膜同时挥发去除二甲基甲酰胺溶剂及溶剂回收处理，收卷，在25~35℃存放24h熟成固化，包装。
优选的，所述的含有亲水基团的涂层剂的粘度指数28~33 Pa.s。
优选的，所述的亲水基团溶剂为含有-OH、-NHCOO-或-COOH基团的溶剂，所述的SiO2微粉的粒径为0.1μm ~12μm。
优选的，所述的液体助挤剂为航空煤油。
优选的，所述的聚四氟乙烯分散树脂与液体助挤剂的质量比为4~6：1。
膨体聚四氟乙烯微孔薄膜材料简称“ePTFE膜”，“ePTFE”是膨体聚四氟乙烯英文单词(expanded polytetrafluorethylene)的缩写；膨体聚四氟乙烯微孔薄膜是一种具有特殊功能高附加值的高分子新材料薄膜，是经特殊工艺经双向拉伸制成的，该薄膜的微纤维构成了里外通透的0.1μm~18μm孔径的微孔，是真正意义的透气膜。膜表面每平方英寸能达到几十亿个微孔，每个微孔直径小于轻雾水珠的最小值（20μm~100μm），而远大于水蒸气分子直径（0.0003μm~0.0004μm），可以使水蒸气通过而水滴因表面涨力大不能通过，利用这种微孔结构可达到优秀的防水透湿功能；另外因为该孔极度细小和纵向不规格的弯曲排列，用在汽车电气电子设备防护方面，虽能使得汽车电气电子设备内的空气通过此膜对流调节压力平衡，达到无污染的尘密，但是当汽车停开时没法阻止或减少环境中的水蒸气进入壳体内，滞留在壳体内的水蒸气湿度过高将严重影响汽车电气电子设备的性能的发挥。
含有亲水基团的涂层透湿原理：聚氨基甲酸酯乳液涂层中的聚氨基甲酸酯分子结构中含有-NHCOO-单元的高分子化合物，其主要原理是在聚合物链上引入适量的亲水基团，在一定条件下自发分散形成乳液， PU大分子中含有大量的极性基团，分子间力很强，致使其具有优良成膜性，能够在织物上形成坚韧而耐久的薄膜，它还具有一定透湿性。其原因是：一方面PU中的极性基团或亲水基团，如-OH、-NHCOO-、-COOH和有机硅微粉等的氢键和分子间的作用力，使水蒸气分子沿着阶梯从高湿度一侧迁移到低湿度一侧；从理论上讲，高分子链上主要有亲水基团，且只要亲水基团含量和排列合适，则它们便可以和水分子作用，借助氢键和其它分子间作用力，在高湿度一侧吸附水份后，通过高分子链上亲水基团传递到低湿度一侧解吸。因此，透湿实质上是一个“吸附-扩散-转移-解吸”的过程。
汽车电气电子设备用持续单向透湿的涂层膜是在膨体聚四氟乙烯微孔薄膜的一侧表面涂覆含有亲水基团聚氨基甲酸酯乳液涂层，经80℃~100℃温度烘干涂层，室温存放24h后，涂层就固化在膨体聚四氟乙烯微孔薄膜面上，形成一层致密的耐久的涂层，该涂层含有亲水基团，和水分子作用，借助氢键和其它分子间作用力，在高湿度一侧吸附水份后，通过高分子链上亲水基团传递到低湿度一侧解吸。因此，透湿实质上是一个在亲水基团聚氨基甲酸酯涂层表面“吸附”水蒸汽分子-水分子在亲水基团聚氨基甲酸酯涂层内向外侧“扩散”-水分子在亲水基团聚氨基甲酸酯涂层与膨体聚四氟乙烯微孔薄膜的结合界面面上“解吸”-水分子进入膨体聚四氟乙烯微孔薄膜密布的微孔向外部环境排出湿气的过程。
实施例：
一种汽车电气电子设备用持续单向透湿的涂层膜，包括：膨体聚四氟乙烯微孔薄膜1和含有亲水基团的涂层2，所述的膨体聚四氟乙烯微孔薄膜1表面涂覆有含有亲水基团的涂层2，其制造方法具体包括以下步骤：
（1）膨体聚四氟乙烯微孔薄膜的制造：将聚四氟乙烯分散树脂与航空煤油溶剂按5：1的质量比混合，在30℃~35℃保温熟成，予压成柱体毛坯，通过压延法将柱体毛坯制成薄片，经90~110℃加热脱去助挤剂，在190~210℃单向拉伸，在190~210℃双向拉伸，在330~350℃烧结15~20min热定型，冷却，收卷；
（2）含有亲水基团的涂层剂的制备：将聚氨基甲酸酯、二甲基甲酰胺溶剂、含有亲水基团的溶剂和粒径为0.1μm~12μm的SiO2微粉的混合物搅拌乳化均匀，形成有亲水基团的涂层剂，所述的聚氨基甲酸酯、二甲基甲酰胺溶剂、亲水基团溶剂和粒径为0.1μm ~12μm的SiO2微粉的质量比为5：12：1：1，所述的含有亲水基团的涂层剂的粘度指数28~33 Pa.s，不挥发物达25~35%；
（3）涂层膜的制造：涂前准备，含有亲水基团的涂层剂在点式滚涂机加料，将涂层厚度调节到0.05~0.1mm，膨体聚四氟乙烯微孔薄膜放卷，移动线速度为8~10m/min，与点式滚筒接触涂胶，下道工序滚筒在80℃~100℃加热烘干涂层膜同时挥发去除二甲基甲酰胺溶剂及溶剂回收处理，收卷，在25~35℃存放24h熟成固化，包装。
经过对汽车电气电子设备用持续单向透湿的涂层膜的大量试验，试验结果表明水蒸气从涂层侧向膨体聚四氟乙烯微孔薄膜侧排出的透湿量大于水蒸气从膨体聚四氟乙烯微孔薄膜侧向涂层侧排出的透湿量，水蒸汽透湿方向的不同导致透湿量的不同，从涂层侧向外透湿的量比从膨体聚四氟乙烯微孔薄膜侧向壳体内透湿量大30%左右，利用此两个方向的透湿量的巨大差异，将此涂层膜应用在汽车电气电子设备的壳体上，此涂层膜的涂层侧面向汽车电气电子设备的壳体内，此涂层膜的膨体聚四氟乙烯膜朝向外部大气；这样汽车电气电子设备的壳体内的水蒸气源源不断的排出，表现出由壳体内向外部环境单向持续排出水蒸汽的特性，当汽车电气电子设备工作时，壳体内的温度较高时，涂层的亲水高分子链段越活跃，吸附、扩散和解吸排出水蒸气分子的速度越快，在汽车电气电子设备的壳体内的湿度大大降低因而不具备凝露的条件，使得壳体内空气干燥，汽车电气电子设备的壳体内的镜面上或光滑的电子元件表面就不会有雾水现象产生，使得汽车电气电子设备的性能得以发挥出来。
本发明汽车电气电子设备用持续单向透湿的涂层膜的具体优点包括：
1）本发明能够确保汽车电气电子设备的壳体内无结雾凝露现象的产生，使得电气性能不受潮湿空气环境的影响，在汽车电气电子设备的壳体内的湿度大大降低因而不具备凝露的条件，使得壳体内空气干燥，汽车电气电子设备的壳体内的镜面上或光滑的电子元件表面就不会有雾水现象产生，使得汽车电气电子设备的性能得以发挥出来，彻底颠覆了欧美日对壳体内湿度控制调节的传统方法；
2）本发明既能阻挡灰尘的渗入，使得汽车电气电子设备的壳体内达到无污染的尘密级；
3）本发明完全满足了汽车电气电子设备和其它小型的精密电子设备（手机、导航终端、微型电脑等）性能可靠发挥，能够满足防水、防尘、防油、透湿、抗氧化溶液腐蚀等防护综合性要求；
4）本发明能够进一步的降低汽车电气电子设备在消除水蒸气对其性能影响的设计制造成本，使得壳体造型简洁化；
5）本发明不透气体（允许水蒸气分子排出）及耐渗水压力高的特性，耐水压已达到10000mm高度水柱（相对压力100KPa压强）以上，能够抵挡深坑积水浸泡或行驶中冲击水的影响，使得壳体内保持干燥而不会浸水。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种汽车电气电子设备用持续单向透湿的涂层膜，其特征在于，包括：膨体聚四氟乙烯微孔薄膜和含有亲水基团的涂层，所述的膨体聚四氟乙烯微孔薄膜表面涂覆有含有亲水基团的涂层；
其制造方法，包括以下步骤：
（1）膨体聚四氟乙烯微孔薄膜的制造：将聚四氟乙烯分散树脂与液体助挤剂按比例混合，保温熟成，预压成柱体毛坯，将柱体毛坯制成薄片，经加热脱去助挤剂，单向拉伸，双向拉伸，热定型，冷却，收卷；
（2）含有亲水基团的涂层剂的制备：将聚氨基甲酸酯、二甲基甲酰胺溶剂、亲水基团溶剂和SiO2微粉的混合物搅拌乳化均匀，形成有亲水基团的涂层剂，所述的亲水基团溶剂为含有-OH或-NHCOO-基团的溶剂，所述的SiO2微粉的粒径为0.1μm ~12μm；
（3）涂层膜的制造：涂前准备，含有亲水基团的涂层剂在点式滚涂机加料，将涂层厚度调节到0.05~0.1mm，膨体聚四氟乙烯微孔薄膜放卷，移动线速度为8~10m/min，与点式滚筒接触涂胶，下道工序滚筒在100℃加热烘干涂层膜同时挥发去除二甲基甲酰胺溶剂及溶剂回收处理，收卷，在25~35℃存放24h熟成固化，包装。
2.根据权利要求1所述的汽车电气电子设备用持续单向透湿的涂层膜，其特征在于，所述的含有亲水基团的涂层的厚度为0.05~0.1mm。
3.根据权利要求1所述的汽车电气电子设备用持续单向透湿的涂层膜，其特征在于，所述的膨体聚四氟乙烯微孔薄膜的制造：将聚四氟乙烯分散树脂与液体助挤剂按比例混合，在30℃~35℃保温熟成，预压成柱体毛坯，通过压延法将柱体毛坯制成薄片，经90~110℃加热脱去助挤剂，在190~210℃单向拉伸，在190~210℃双向拉伸，在330~350℃烧结15~20min热定型，冷却，收卷。
4.根据权利要求1所述的汽车电气电子设备用持续单向透湿的涂层膜，其特征在于，所述的聚氨基甲酸酯、二甲基甲酰胺溶剂、亲水基团溶剂和SiO2微粉的质量比为5：12：1：1。
5.根据权利要求1所述的汽车电气电子设备用持续单向透湿的涂层膜，其特征在于，所述的液体助挤剂为航空煤油。
6.根据权利要求1或3所述的汽车电气电子设备用持续单向透湿的涂层膜，其特征在于，所述的聚四氟乙烯分散树脂与液体助挤剂的质量比为4~6：1。
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