CN116783346A - 借助于等离子体在织物基材上涂覆的方法 - Google Patents

借助于等离子体在织物基材上涂覆的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116783346A
CN116783346A CN202280012214.3A CN202280012214A CN116783346A CN 116783346 A CN116783346 A CN 116783346A CN 202280012214 A CN202280012214 A CN 202280012214A CN 116783346 A CN116783346 A CN 116783346A
Authority
CN
China
Prior art keywords
plasma
fabric substrate
plasma source
fabric
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280012214.3A
Other languages
English (en)
Inventor
H·韦斯
J·朱利伯斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Glass Europe SA
Original Assignee
AGC Glass Europe SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AGC Glass Europe SA filed Critical AGC Glass Europe SA
Publication of CN116783346A publication Critical patent/CN116783346A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N3/00—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof
    • D06N3/007—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof characterised by mechanical or physical treatments
    • D06N3/0084—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof characterised by mechanical or physical treatments by electrical processes, e.g. potentials, corona discharge, electrophoresis, electrolytic
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M10/00—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
    • D06M10/02—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements ultrasonic or sonic; Corona discharge
    • D06M10/025—Corona discharge or low temperature plasma
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/60—Deposition of organic layers from vapour phase
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/62—Plasma-deposition of organic layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/04—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases
    • B05D3/0486—Operating the coating or treatment in a controlled atmosphere
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/14—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by electrical means
    • B05D3/141—Plasma treatment
    • B05D3/142—Pretreatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/08—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an anti-friction or anti-adhesive surface
    • B05D5/083—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an anti-friction or anti-adhesive surface involving the use of fluoropolymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/503—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using dc or ac discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/513—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using plasma jets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
    • C23C16/545—Apparatus specially adapted for continuous coating for coating elongated substrates
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M10/00—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
    • D06M10/04—Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
    • D06M10/08—Organic compounds
    • D06M10/10—Macromolecular compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/21—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/244—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of halogenated hydrocarbons
    • D06M15/256—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of halogenated hydrocarbons containing fluorine
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/21—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/263—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of unsaturated carboxylic acids; Salts or esters thereof
    • D06M15/277—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of unsaturated carboxylic acids; Salts or esters thereof containing fluorine
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N3/00—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof
    • D06N3/0002—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof characterised by the substrate
    • D06N3/0011—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof characterised by the substrate using non-woven fabrics
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N3/00—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof
    • D06N3/0086—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof characterised by the application technique
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N3/00—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof
    • D06N3/04—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof with macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06N3/047—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof with macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds with fluoropolymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2203/00—Other substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2518/00—Other type of polymers
    • B05D2518/10—Silicon-containing polymers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/30—Synthetic polymers consisting of macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M2101/32—Polyesters
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2200/00—Functionality of the treatment composition and/or properties imparted to the textile material
    • D06M2200/10—Repellency against liquids
    • D06M2200/11—Oleophobic properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2200/00—Functionality of the treatment composition and/or properties imparted to the textile material
    • D06M2200/10—Repellency against liquids
    • D06M2200/12—Hydrophobic properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N2201/00—Chemical constitution of the fibres, threads or yarns
    • D06N2201/02—Synthetic macromolecular fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N2207/00—Treatments by energy or chemical effects
    • D06N2207/14—Corona, ionisation, electrical discharge
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N2209/00—Properties of the materials
    • D06N2209/14—Properties of the materials having chemical properties
    • D06N2209/142—Hydrophobic

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)

Abstract

本发明涉及一种应用于织物基材的空心阴极等离子体聚合方法，特别是向织物基材施加氟化聚合物涂层、特别是防水和或防油涂层的方法，以及可通过此类方法和系统获得的产品。

Description

借助于等离子体在织物基材上涂覆的方法
技术领域
本发明涉及用于在织物基材上施加氟化聚合物表面涂层的方法。这些氟化聚合物涂层可以提供具有防水性和/或防油性和优选耐久的抵抗性特性的织物基材。这些织物基材特别地可以是温度敏感的。
如本文申请中使用的词语一种或多种织物包括不是织造的材料和织造或针织纺织品，其可以制成用于日常使用、工业环境、个人防护装备(PPE)、运动和休闲环境等应用的制品，如服装物品。织物还可以制成的其他制品是商品，如背包、雨伞、帐篷、百叶窗、屏幕、顶罩、挂毯、家用纺织品、睡袋等。织物还用作例如用于加热、通风或空气调节(HVAC)系统或者用于排气过滤器、柴油过滤器、液体过滤器、用于医学应用的过滤介质等的过滤介质制品。经常地，在HVAC应用中，织物不被织造、针织或以其他方式成形为具有规则纤维结构或规则纤维排列的材料。本发明的方法和工艺可适用于所有此类织物。
为了保护织物基材，已知用涂层，例如氟化聚合物涂层涂覆织物基材，以提供防水性和或防油性。
WO 2014056968 A1披露了将氟化聚合物纳米涂层施加到织物基材上的低压等离子体聚合方法。此等离子体聚合方法在包括多个特别布置的电极层的整个真空室中产生等离子体并且因此慢且难以与其他表面处理组合和/或组合在连续工艺中。通过产生大体积等离子体，聚合物前体的使用也是浪费的，这在考虑到与氟化化合物有关的环境问题的情况下是特别成问题的。
因此，本领域需要提供一种用于用氟化聚合物涂覆织物基材的方法，该方法是高效的并且可以与其他表面处理组合和/或整合在连续工艺中。
发明内容
本发明的目的是提供以下问题的解决方案：为织物基材提供氟化聚合物涂层，这些涂层具有足够的防水性和/或防油性。
本发明的另一个目的是提供一种快速且高效的方法，该方法在于其在非常短的时间内完成涂覆工艺并使用了有限量的聚合物前体。
本发明通过提供一种用于借助于低压空心阴极等离子体聚合工艺用氟化单体在织物基材上沉积氟化聚合物涂层的方法来解决了上述技术问题。
本发明的低压空心阴极等离子体聚合方法特别高效，因为它直接在织物基材上方的有限空间内提供等离子体，从而限制前体用量，并且能够另外在不将织物基材加热到需要冷却织物基材的程度的情况下这样做。
附图说明
将通过举例方式并且参照附图更详细地解释本发明的这些和进一步的方面，在附图中：
图1示出了用于本发明的空心阴极类型的等离子体源的示意性截面，该等离子体源包括一对电极。
图2示出了用于进行本发明的方法的辊对辊涂覆设备的截面。
这些图并非按照比例绘制。
具体实施方式
本发明涉及一种用于在织物基材上产生氟化聚合物涂层的方法，该方法包括包含以下的阶段：
a.提供织物基材；
b.提供线形空心阴极类型的第一等离子体源，该第一等离子体源包括连接到AC、DC或脉冲DC发电机的至少一对空心阴极等离子体生成电极，用于将所述氟化聚合物涂层沉积在该织物基材上；
c.以每延米该第一等离子体源的等离子体500与2500sccm之间的流量将第一等离子体生成气体注入该第一等离子体源的电极中；
d.向该第一等离子体源施加第一电力，使得该等离子体的第一功率密度在每延米该第一等离子体源的等离子体0.5kW与15kW之间；
e.在每延米该第一等离子体源的等离子体0与1000sccm的流量的惰性载气的情况下，以每延米该第一等离子体源的等离子体20与1000sccm之间的流量注入氟化单体，该氟化单体被注入到至少在该第一等离子体源的每个电极对的电极之间的等离子体中；
f.通过将该织物基材暴露于该第一等离子体源的等离子体将氟化聚合物涂层沉积在该织物基材的表面上。
第一等离子体源将氟化聚合物涂层沉积在织物基材上。
诸位发明人已发现，通过使用该方法，可以在各种织物基材上获得氟化涂层。所得基材示出高的防水性和/或防油性。
“空心阴极类型的等离子体源”用于意指包括被配置为产生空心阴极放电的一个或多个电极的等离子体源或离子源。空心阴极等离子体源的一个实例描述于美国专利号8,652,586(Maschwitz)中，该专利通过引用以其全文结合在此。图1示出了可用于本发明的空心阴极类型的等离子体源。第一和第二等离子体源各自包括平行排列并且经由AC电源(未示出)连接的至少一对空心阴极电极(1a)和(1b)。电绝缘材料(9)被布置在空心阴极电极周围。等离子体生成气体经由入口(5a)和(5b)供应。在使用时，前体气体经由前体气体入口(6)供应，并且被引导通过歧管(7)和电极之间的暗区中的前体注入缝隙(8)，进入等离子体帘3。AC电源向这两个电极供应变化或交流双极性电压。AC电力供应最初驱动第一电极至负电压，从而允许等离子体形成，同时第二电极被驱动至正电压，以将其用作电压施加电路的阳极。然后，该AC电力供应将第一电极驱动至正电压，并且颠倒阴极和阳极的作用。随着这些电极之一被驱动至负(1a)，相应的空腔内形成放电(2a)。然后，另一电极形成阳极，致使电子通过出口(10)避开等离子体并且行进至阳极侧，从而完成电路。因此，在织物基材(4)上方第一电极与第二电极之间的区域中形成具有帘形的等离子体(3)。基材(4)目前以单片基材示出，然而它例如在辊对辊类型的涂覆设备中也可以是长条带形。此种用AC电力驱动空心阴极的方法有助于形成均匀的线形等离子体，该线形等离子体横跨织物基材，垂直于织物基材的行进方向(11)。出于本专利的目的，电子发射表面也可以称为等离子体生成表面。
本发明的线形空心阴极类型等离子体源提供了线形等离子体并且垂直于织物基材的行进方向布置。通常，与点状源或喷头源相比，这些等离子体源垂直横跨织物基材的宽度，在整个织物基材宽度上提供线形等离子体幕。明显地，可以使用承载基材阵列的基材载体来代替单个基材。
“闭路电子漂移”用于意指由交叉的电场和磁场所引起的电子电流。在许多常规的等离子体形成设备中，闭路电子漂移形成了封闭的环流路径或者电子流的“跑道”。
“AC电力”用于意指来自交流电源的电力，其中，电压以正弦、方波、脉冲或者某一其他波形的方式在某一频率下变化。电压变化常常是从负到正(即，相对于地)。当为双极性形式时，由两根导线递送的功率输出通常相位相差约180°。
“电极”在等离子体生成期间，例如，在电极连接至提供电压的电力供应时，提供自由电子。空心阴极的电子发射表面组合起来被认为是一个电极。电极可以由本领域技术人员众所周知的材料(如钢、不锈钢、铜或铝)制造。然而，对于每种等离子体增强的方法，必须仔细选择这些材料，因为在操作期间不同的气体可能需要不同的电极材料来激发和维持等离子体。也可以通过为电极提供涂层来改进它们的性能和/或耐久性。
对于本发明的任何等离子体源，等离子体的功率密度定义为按照等离子体的大小在电极处生成的等离子体中耗散的功率。在线形空心阴极类型的等离子体源中，“等离子体的功率密度”可以被定义为施加在源上的总功率除以等离子体的总长度。
“延米等离子体”，在这里也被称为“等离子体的总长度”，被定义为在横向于待涂覆的织物基材的行进方向的方向上由一对电极生成的等离子体的末端之间的距离。当等离子体源包括多于一个电极对时，等离子体的总长度被定义为在横向于待涂覆织物基材的行进方向的方向上由每对电极生成的等离子体的末端之间的距离的总和。如本领域任何技术人员可以很好理解的，这些线形空心阴极源是可扩展的，因为它们的长度可以被调整以跨越有待处理的基材的宽度。等离子体源长度例如可以是若干米。因此，有意义的是以取决于等离子体源的总长度的单位来表达流量和所施加的电力，因为例如使等离子体源的长度加倍明显需要使所施加的电力和流量加倍。
如本文所用，以下术语具有以下含义：除非上下文另外明确指明，否则如本文所用的“一个/种(a/an)”和“该/所述(the)”是指单数和复数个指示物二者。举例而言，“一个室”是指一个室或多于一个室。
如本文所用的“包含/包括(comprise)”、“包含/包括(comprising)”和“包含/包括(comprises)”以及“由…构成(comprised of)”与“包括/包含(include)”、“包括/包含(including)”、“包括/包含(includes)”或“含有(contain)”、“含有(containing)”、“含有(contains)”同义，并且是包含性或开放式术语，其指定了以下内容例如组分的存在并且不排除或排斥本领域已知或其中披露的另外的未列举的组分、特征、要素、构件或步骤的存在。
通过端点列举数值范围包括包含在该范围内的所有数字和分数，以及所列举的端点。
本发明另外涉及一种用于在织物基材上产生氟化聚合物涂层的方法，该方法包括包含以下的阶段：
a.提供织物基材；
b.提供线形空心阴极类型的第一等离子体源，该第一等离子体源包括连接到AC、DC或脉冲DC发电机的至少一对空心阴极等离子体生成电极，用于将所述氟化聚合物涂层沉积在该织物基材上；
c.以每延米该第一等离子体源的等离子体500与2500sccm之间的流量将第一等离子体生成气体注入该第一等离子体源的电极中；
d.向该第一等离子体源施加第一电力，使得该等离子体的第一功率密度在每延米该第一等离子体源的等离子体0.5kW与15kW之间；
e.在每延米该第一等离子体源的等离子体0与1000sccm的流量的惰性载气的情况下，以每延米该第一等离子体源的等离子体20与1000sccm之间的流量注入单体，该前体被注入到至少在该第一等离子体源的每个电极对的电极之间的等离子体中；
f.提供线形空心阴极类型的第二等离子体源，该第二等离子体源包括连接到AC、DC或脉冲DC发电机的至少一对空心阴极等离子体生成电极，用于所述基材的表面活化；
g.以每延米该第二等离子体源的等离子体500与4500sccm之间的流量将第二等离子体生成气体注入该第二等离子体源的电极中；
h.向所述第二等离子体源供应第二电力，使得所述等离子体的第二功率密度在每延米所述第二等离子体源的等离子体0.5kW与15kW之间，以及
i.通过将该织物基材暴露于该第二等离子体源的等离子体来活化该织物基材的表面，然后通过将该织物基材暴露于该第二等离子体源的等离子体将该氟化聚合物涂层沉积在该织物基材的表面上；
j.通过将该织物基材暴露于该第一等离子体源的等离子体将氟化聚合物涂层沉积在该织物基材的表面上。
第二等离子体源活化织物基材的表面，并且此后，第一等离子体源然后将氟化聚合物涂层沉积在织物基材上。
诸位发明人发现，通过使用该方法，可以在各种基材上获得氟化聚合物涂层。所得基材示出高的防水性和/或防油性。
在本发明的某些实施例中，为了沉积氟化聚合物涂层，第一等离子体生成气体/单体摩尔比可以最高达70，有利地，第一等离子体生成气体/单体摩尔比至少为1、特别地包括在1与50之间、特别地包括在1与30之间；特别地包括在1.5与30之间、特别地包括在1.5与20之间。
对于表面活化，在本发明的某些实施例中，织物基材可以与等离子体接触一段时间，该时间有利地包括在4与10s之间、有利地包括在5与10s之间、有利地在6与8s之间。
本发明的方法的表面活化和氟化聚合物涂层沉积优选地例如在真空室中在0.005与0.050托之间、优选地在0.007与0.040托之间并且更优选地在0.010与0.030托之间的压力下进行。使用适当的排气装置以在方法期间维持所希望的压力。此类排气装置是本领域众所周知的。
第二和第一等离子体源优选地各自连接到AC或脉冲DC发电机(该发电机的频率通常在5与150kHz之间、优选地在5与100kHz之间)或者连接到DC发电机。
本发明中使用的第二和/或第一线形空心阴极等离子体源可以在一个或多个真空室中操作。例如第二线形空心阴极等离子体源可以在第二真空室中操作，并且第一线形空心阴极等离子体源可以在第一真空室中操作。这些真空室可以设置有密封门用于基材的分批加工。优选地，这些真空室不间断地连接以便允许在真空室之间连续移动。此外，这些真空室可被布置成使得可以具有彼此相邻的具有不同沉积形式或表面处理的不同源。在某些情况下，这些使得不同沉积形式成为可能的源是用于磁控溅射沉积的扁平的或旋转的阴极。特别地此真空室可以与沿这些源以辊对辊方式输送柔性基材的装置组合。
分批加工在处理三维成形基材时是特别适合的。三维基材可以通过适当移动，例如旋转和/或位移暴露于本发明的等离子体，以便均匀处理基材表面。
根据本发明的某些实施例，用于本发明的第二和/或第一线形空心阴极等离子体源可以由空心阴极构成，该空心阴极包括例如连接到AC或脉冲DC发电机的一对或两对或更多对电极，等离子体生成气体被注入到电极中，在电极中发生放电，并且生成的等离子体从电极的开口排出。每个电极形成一个连接到管的线形空腔，该管使得向空腔中引入将通过放电电离的等离子体生成气体成为可能。由线形空心阴极等离子体源生成的等离子体在织物基材的宽度上纵向延伸，或基本上在与织物基材行进方向垂直的方向上延伸。
在本发明的空心阴极类型的等离子体源中使用的电极可以设置有用于供应等离子体生成气体的入口以及呈例如狭缝、一排孔或喷嘴或者一列孔或喷嘴的形状的出口，用于将生成的等离子体引向织物基材。
根据本发明的某些实施例，等离子体源的电极的出口之间的距离可包括在5cm与15cm之间、优选地在7cm与12cm之间、优选地在8cm与10cm之间。诸位发明人已经发现，在较短的距离下，某些基材如织物或聚合物膜可能会例如通过离子轰击被损坏。较大的距离可能会导致粘附性降低且防水性和/或防油性降低。
对于表面活化，在本发明的某些实施例中，第二等离子体生成气体通常是N2或O2或O2/N2混合物。可替代地，第二等离子体生成气体可以是N2O。可替代地，第二等离子体生成气体可以包括Ar或Ar/O2混合物或Ar/N2混合物。在优选实施例中，第二等离子体生成气体包括单独的N2或其与另一种气体的混合物，在这种情况下，与在不存在N2的情况下相比，通常观察到更高的防水性。在另一个优选实施例中，第二等离子体生成气体不含O2，例如为纯N2，如此这限制了O2干扰之后的涂覆步骤的风险。发电机的频率通常在5与150kHz之间，优选地在5与100kHz之间。在某些有利的实施例中，第二等离子体生成气体是纯N2。
对于氟化聚合物涂层的沉积，第一等离子体生成气体有利地是Ar或He或Ar/He混合物。在某些有利的实施例中，原子比He/Ar包括在0.5与10之间、有利地在2与8之间、有利地在3与7之间、有利地在3.5与5.5之间。在这些比率中，等离子体温度保持低并且同时等离子体源寿命长。
发电机的频率通常在5与150kHz之间，优选地在5与100kHz之间。单体气体至少在每个电极对的电极之间沿第一等离子体源均匀地注入。
当第一等离子体源包括多于一个电极对时，单体气体可以另外地在每对电极之间注入，朝向织物基材与等离子体源之间的空间中的存在于等离子体源的电极对的出口之间的等离子体。在每种情况下，总流均匀分布在所有注入点之间。
单体气体由第一等离子体源的等离子体活化。使织物基材靠近源并由活化气体将薄氟化聚合物涂层沉积在织物基材上。
引入到电极空腔中的可电离等离子体生成气体的流量可以由置于储气罐与等离子体源之间的管上的质量流量计控制。注入到等离子体中的前体气体的流量可以由质量流量计控制。第二和第一等离子体源的工作压力范围通常在5与50毫托之间。用于维持真空的泵送优选地由连接到真空室的涡轮分子泵提供。泵送可以在织物基材的与等离子体源相同的一侧或其行进路径上提供并且与等离子体源相邻。此外，可以在对侧上提供泵送。为了在织物基材上获得良好的沉积均匀性，泵送被构造以在织物基材的宽度上均匀地泵送。织物基材的宽度为垂直于织物基材行进方向的方向。
在本发明的实施例中，氟化聚合物涂层的产生包括引入空心阴极类型等离子体源的等离子体中的单体前体的等离子体聚合，所述单体包括氟。前体气体优选地均匀地分布并且注入每个电极对的电极之间，并且当使用多于一个电极对时任选地还注入多个电极对之间。
在本发明的实施例中，氟化聚合物涂层的产生包括引入空心阴极类型等离子体源的等离子体中的氟化单体前体的等离子体聚合，所述单体具有通式(I)：
a.CnF2n+1CmX2mCR1Y-OCO-C(R2)CH2(I)
其中n是2至6，m是0至9，X和Y是H、F、CI、Br或I，R1是H或烷基或取代的烷基，例如至少部分地卤素取代的烷基，并且R2是H或烷基或取代的烷基，例如至少部分地卤素取代的烷基。
具有式I的单体可以是含有六个甲基的单体。适当地，具有式I的单体是丙烯酸1H,1H,2H,2H-全氟辛酯。适当地，具有式I的单体是甲基丙烯酸1H,1H,2H,2H-全氟辛酯。
优选地，在不使用载气的情况下将液体单体输送至等离子体源。然而，在一些实施例中，可以使用另外的气体作为载气将氟化前体单体引入等离子体室中。
优选地，氟化单体前体作为液体或固体单体供应，随后将其气化并以其气化形式输送至等离子体源。优选地，在不使用载气的情况下将经气化的单体输送至等离子体室。可替代地，如果需要，氟化单体供应系统使用载气将经气化的单体前体输送至等离子体室中。
优选地，当使用载气时，载气是惰性气体，例如选自He或Ar、和/或这些气体的任何混合物。在一种优选方法中，使用了单一载气。这最优选地是He或Ar，甚至更优选地是He。
优选地，当使用载气时，流量在每延米等离子体100与1000sccm之间。有利地，载气流量为每延米等离子体源至少200sccm、更有利地至少300sccm、甚至更有利地至少300sccm。有利地，载气流量为每延米等离子体源至多900sccm、更有利地至多800sccm、甚至更有利地至多700sccm。
优选地，当使用载气时，载气的量为基于单体流量约5％至约1500％载气，优选约25％至约1500％、更优选50％至1300％、例如75％至1300％另外的气体。
任何前体气体在室温和压力下可以是气态的，或者可以是气化的液体或固体。
单体的流量在每延米等离子体20与1000sccm(标准立方厘米每分钟)之间，优选地在每延米等离子体30与500sccm之间或可替代地50与300sccm之间。这个范围是必要的，以便获得高动态沉积速率，约为10至200nm.m/min。通常，较高的氟化单体流量需要向等离子体源施加较高的电力。标准立方厘米/分钟(sccm)是流量测量单位，其指示在给定流体的温度和压力的标准条件下的立方厘米/分钟(cm3/min)。对于本发明，这些标准条件固定在0℃(273.15K)的温度和1.01巴的压力下。
在本发明的某些实施例中，第一等离子体生成气体流量与单体流量的比率至少为1、有利地在1与40之间、更有利地在1与20之间、更有利地在1与20之间。
根据本发明的实施例，织物基材的温度在20℃与40℃之间。利用本发明的方法，可以在表面活化和氟化聚合物涂层的沉积期间，在不存在与织物基材接触的冷却装置的情况下维持此温度。所使用的空心阴极等离子体源被配置成以后放电方式涂覆和活化织物基材。与所施加的电力范围和等离子体生成气体类型和流量一起，可以控制基材温度。
根据本发明，织物基材基本上由织物组成。然而，这并没有排除织物基材被暂时或永久地固定到合适的载体材料上。
织物基材可以选自以下实施例中的任一个。
织物基材可以选自基于以下纤维材料或纤维中的一种或多种的纺织品：合成纤维，例如聚酯、聚乙烯、聚丙烯或芳纶；天然纤维，例如羊毛、棉、丝绸或亚麻。织物基材可以是织造或非织造纺织品。
通常，在本发明中，织物基材可以包括任何纺织品、织物材料、织物服装、毡或其他织物结构。术语“织物”可以用于意指纺织品、布、织物材料、织物衣服或另一种织物产品。术语“织物结构”旨在意指具有例如织造、非织造、针织、簇绒、钩编、打结和/或加压的经纱和纬纱的结构。术语“经纱”和“纬纱”是指在纺织领域中具有其普通含义的编织术语，如本文所使用的，例如，经纱是指织机上的纵向或纵贯纱线，而纬纱是指织机上的横向或横贯纱线。
此外，可用于本发明的织物基材可以包括具有天然和/或合成纤维的织物基材。值得注意的是，术语“织物基材”不包括通常称为任何类型的纸的材料(即使纸可以包括多种类型的天然和合成纤维或两种类型纤维的混合物)。此外，织物基材包括呈其长丝形式、织物材料形式或甚至已制作成成品制品(衣服、毛毯、桌布、餐巾、床上用品、窗帘、地毯、鞋等)的织物形式的两种纺织品。在一些实例中，织物基材具有织造、针织、非织造或簇绒织物结构。
在本发明的实施例中，织物基材可以是织造织物，其中经纱纱线和纬纱纱线互相以约90°的角度定位。该织造织物可以包括但不限于具有平纹结构的织物、具有斜纹结构的织物(其中斜纹在织物的面上产生对角线)或具有缎纹结构的织物。织物基材可以是具有环结构的针织织物，包括经编针织物和纬编针织物中的一种或两种。纬编针织物是指织物的一排的环由同一根纱线形成。经编针织物是指织物结构中的每个环由单独纱线形成，主要以纵贯织物方向引入。织物基材也可以是非织造产品，例如柔性织物，该柔性织物包括通过化学处理方法(例如，溶剂处理)、机械处理方法(例如，压花)、热处理方法或这些方法中的两种或更多种的组合粘结在一起和/或互锁在一起的多根纤维或长丝。
在本发明的实施例中，织物基材可以包括天然纤维和合成纤维中的一种或两种。可以使用的天然纤维包括但不限于羊毛、棉、丝稠、亚麻(linen)、黄麻、亚麻(flax)或大麻。可以使用的另外的纤维包括但不限于人造丝纤维或源自可再生资源(包括但不限于玉米淀粉、木薯淀粉产物或甘蔗)的那些热塑性脂肪族聚合物纤维。这些另外的纤维可以称为“天然”纤维。在一些实例中，织物基材中使用的纤维包括以上列出的天然纤维中的两种或更多种的组合、以上列出的天然纤维中的任一种与另一种天然纤维或与合成纤维的组合、以上列出的天然纤维中的两种或更多种的混合物或者其任一种与另一种天然纤维或与合成纤维的混合物。
在本发明的一个实施例中，织物基材中可以使用的合成纤维可包括聚合物纤维，如但不限于聚氯乙烯(PVC)纤维、由聚酯制造的不含聚氯乙烯(PVC)的纤维、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚芳族聚酰胺(例如被称为的对位芳族聚酰胺，例如(杜邦公司品牌(E.I.du Pont de Nemours andCompany)))、玻璃纤维、聚(对苯二甲酸丙二醇酯)、聚碳酸酯、聚酯对苯二甲酸酯、聚乙烯或聚对苯二甲酸丁二醇酯。在一些实例中，织物基材中使用的纤维可以包括两种或更多种纤维材料的组合、合成纤维与另一种合成纤维或天然纤维的组合、两种或更多种合成纤维的混合物或者合成纤维与另一种合成或天然纤维的混合物。在一些实例中，织物基材是合成聚酯纤维或由合成聚酯纤维制成的织物。
在本发明的实施例中，织物基材可以包含天然纤维和合成纤维两者。在一些实例中，合成纤维的量占纤维总量的从约20wt％至约90wt％。在一些其他实例中，天然纤维的量占纤维总量的从约10wt％至约80wt％。在一些其他实例中，织物基材在织造结构中包含天然纤维和合成纤维，天然纤维的量为总纤维量的约10wt％并且合成纤维的量为总纤维量的约90wt％。在一些实例中，织物基材还可以包含添加剂，如但不限于以下中的一种或多种：着色剂(例如，颜料、染料、着色物)、抗静电剂、增白剂、成核剂、抗氧化剂、UV稳定剂、填料、润滑剂及其组合。
在本发明的一个实施例中，织物基材选自基于合成纤维的纺织品。
非常有利地，织物基材选自：基于聚酯的基材。
织物基材还可以是成品服装。
在某些有利的实施例中，本发明的空心阴极类型的第二和/或第一等离子体源具有如下尺寸：长度在250mm与4000mm之间，并且宽度在100与800mm之间，从而提供在每延米等离子体0.5kW与15kW之间的功率。
在本发明的每个等离子体源中，在任何电极对的两个电极之间施加功率密度，使得功率密度在每延米等离子体0.5与15kW之间、优选地在每延米等离子体0.7与10kW之间。功率密度通常与氟化单体流量一起调整。低于此每米等离子体0.5kW的功率密度，沉积速率低并且涂层粘附性不足，并且高于每米等离子体15kW、实际上甚至有时高于每米等离子体10kW，氟化单体发生碎片化程度太高，并且所得涂层防水性不足。
涂层通常被制造成使得它们的几何厚度为至少50nm、甚至至少60nm、甚至至少70nm以使织物防水。在至少100nm、甚至至少300nm、甚至至少400nm的厚度下，洗涤后的防水性得到改善。厚度可以是最高达500nm、甚至600nm、甚至700nm、甚至800nm、甚至1000nm或1500nm，以限制快速方法的加工时间。在本发明的实施例中，厚度可以优选地在20与800nm之间、特别是在30与600nm之间。所选择的厚度取决于如此涂覆的织物基材所希望的技术效果。对于具有不同的表面粗糙度和孔隙率的每种织物，需要调整最佳厚度。通过在相同条件下将氟化聚合物涂层沉积在如聚合物膜、金属片或玻璃片等的扁平基材上来测定涂层厚度。
织物基材可具有包括在12μm与10mm之间、优选地在15μm与5mm之间并且更优选地在25μm与2mm之间的厚度。
本发明进一步涉及通过上文所述的任何一种或多种方法实施例获得的织物基材。
本发明进一步涉及真空外壳，如像辊对辊真空涂覆外壳，该外壳包括用于进行本发明的方法的第一和/或第二空心阴极类型的等离子体源。在替代性实例中，真空外壳可以是水平或竖直的真空涂覆线。
织物基材可以以辊对辊方式加工，如例如在图2中所示。在图2中，织物基材(29)从退绕辊(21)退绕，在辊(27)上重新转向主辊(25)，在此进行本发明的涂覆工艺。然后将织物基材引导到辊(28)上以卷绕到重绕辊(22)上。本发明的涂覆工艺使用等离子体源(23)进行，该等离子体源在聚合物基材的表面上产生等离子体(26)，由此织物表面被活化和/或氟化单体被聚合以便在织物基材上形成氟化聚合物涂层。图2中的箭头指示织物基材的移动方向。膜的方向可以反转以便重复涂覆工艺，其中织物基材以与之前相反的方向移动。另外的表面处理或涂覆设备(24)，例如另外的等离子体源、或磁控溅射源，可以置于等离子体源(23)的周围。在本发明的范围内，例如，一个等离子体源可以用于表面活化，而另一个可以用于涂覆氟化聚合物涂层。可替代地，可以首先使用一个或两个等离子体源活化基材表面，并且然后可以使用一个或两个等离子体源在织物基材上沉积氟化聚合物涂层。
辊对辊工艺适合于基本上扁平的织物基材。本领域技术人员将明显理解，辊对辊工艺不适合于每一种织物基材。例如，已精心制作成成品制品且不适合于辊对辊加工的某些织物基材可以用本发明的方法来处理，例如以传送带类型工艺或任何其他有效地将基材暴露于等离子体的方式来处理。当然，扁平织物基材还可以在传送带上处理。
在有利的实施例中，本发明的用于进行本发明方法的第一和/或第二空心阴极类型等离子体源被放置在水平移动的被处理的织物基材下面。然后可以以向上的方式处理织物表面。可替代地，本发明的用于进行本发明方法的第一和/或第二空心阴极类型等离子体源被竖直地放置在靠近竖直移动的被处理的织物基材。然后可以以侧向的方式处理织物表面。这些布置降低了例如由于粉末或涂覆机碎屑落在织物表面上而产生的涂层缺陷的风险。
在本发明的实施例中，提供气闸室用于将织物基材引入真空室并从真空室取出，在该真空室中进行本发明的方法。在气闸中，将基材从大气压提升至工艺真空水平并且如果需要的话使其脱气。
为了涂覆在辊(2D)上的纺织品和织物，可以将织物卷脱气至至多6.7Pa(50毫托)、更优选至多5.3Pa(40毫托)、甚至更优选至多3.3Pa(25毫托)的脱气水平。此外或可替代地，所述织物卷在真空室中脱气直至所述真空室包括至多13.3Pa(100毫托)、更优选至多6.7Pa(50毫托)，如5.3Pa(40毫托)或更少的脱气水平。注意，真空室的脱气水平可以取决于负载，即取决于织物结构，聚合物，厚度，和开放度，并且取决于放置在室内的织物卷的卷尺寸。
为了确定成品织物(3D)或织物卷(2D)的脱气水平，需要确定由于从纺织品中释放的气体而导致的真空室的压力增量。此外，将物品放置在真空室(例如等离子体室)中，该真空室被抽至脱气压力P脱气，该脱气压力小于26.7Pa(200毫托)、优选小于13.3Pa(100毫托)，如小于6.7Pa(50毫托)，并且接下来封闭真空室的入口和出口。在60秒的预设时间后，测量室内的压力增量ΔP。然后纺织品的脱气水平通过压力增量ΔP减去真空室在脱气压力P脱气下的鸣音(whistling)泄漏压力来给出。任选地，如果将多于一种成品纺织品(3D)放置于真空室内，则一种纺织品的脱气水平通过压力增量ΔP减去真空室在脱气压力P脱气下的鸣音泄漏压力、除以真空室中基材的数目来给出。因此，真空室在脱气压力P脱气下的鸣音泄漏压力通过以下方式来确定：对空室(所有电子基材均从该真空室中移出)重复相同的程序——抽至相同的脱气压力P脱气，封闭真空室的所有入口和出口，以及在与加载室相同的预设时间(即60秒)后测量压力增量。
在优选实施例中，脱气和表面活化合并在单个加工步骤中。
本发明在某些实施例中涉及以下条目：
条目1.一种用于在织物基材上产生氟化聚合物涂层的方法，所述方法包括包含以下的阶段：
a.提供织物基材；
b.提供线形空心阴极类型的第一等离子体源，所述第一等离子体源包括连接到AC、DC或脉冲DC发电机的至少一对空心阴极等离子体生成电极，用于将所述防水涂层沉积在所述织物基材上；
c.以每延米所述第一等离子体源的等离子体500与2500sccm之间的流量将第一等离子体生成气体注入所述第一等离子体源的电极中；
d.向所述第一等离子体源施加第一电力，使得所述等离子体的第一功率密度在每延米所述第一等离子体源的等离子体0.5kW与15kW之间；
e.以每延米所述第一等离子体源的等离子体20与1000sccm之间的流量注入氟化单体，所述单体被注入到至少在所述第一等离子体源的每个电极对的电极之间的等离子体中；在每延米所述第一等离子体源的等离子体0与1000sccm的流量的惰性载气的情况下；优选地所述氟化单体的流量在每延米所述等离子体150与600sccm之间，可替代地在200与500sccm之间
f.通过将所述织物基材暴露于所述第一等离子体源的等离子体将防水涂层沉积在所述织物基材的表面上。
条目2.根据条目1所述的方法，其进一步包括包含以下的阶段：
a.提供线形空心阴极类型的第二等离子体源，所述第二等离子体源包括连接到AC、DC或脉冲DC发电机的至少一对空心阴极等离子体生成电极，用于所述织物基材的表面活化；
b.以每延米所述第二等离子体源500与4500sccm之间的流量将第二等离子体生成气体注入所述第二等离子体源的电极中；
c.向所述第二等离子体源供应第二电力，使得所述等离子体的第二功率密度在每延米所述第二等离子体源的等离子体0.5kW与15kW之间，以及
d.通过将所述织物基材暴露于所述第二等离子体源的等离子体来活化所述织物基材的表面，然后通过将所述织物基材暴露于所述第二等离子体源的等离子体将所述防水涂层沉积在所述织物基材的表面上。
条目3.根据任一项前述条目所述的方法，其特征在于，所述氟化单体具有下式：
a.CnF2n+1CmX2mCR1Y-OCO-C(R2)CH2
其中n是2至6，m是0至9，X和Y是H、F、CI、Br或I，R1是H或烷基或取代的烷基，例如至少部分地卤素取代的烷基，并且R2是H或烷基或取代的烷基，例如至少部分地卤素取代的烷基，优选地所述氟化单体是丙烯酸1H,1H,2H,2H-全氟辛酯或甲基丙烯酸1H,1H,2H,2H-全氟辛酯。
条目4.根据任一项前述条目所述的方法，其进一步包括所述织物基材的除气，优选地与活化所述织物基材的表面同时进行。
条目5.根据任一项前述条目所述的方法，其中，所述织物基材是在辊对辊工艺中处理的在辊上的织物。
条目6.根据任一项前述条目所述的方法，其特征在于，所述第二等离子体生成气体包括N2、O2、或O2和N2的混合物或N2O。
条目7.根据任一项前述条目所述的方法，其特征在于，所述第一等离子体生成气体包括He、Ar或He和Ar的混合物。
条目8.根据任一项前述条目所述的方法，其特征在于，所述载气包括He、Ar或He和Ar的混合物。
条目9.根据任一项前述条目所述的方法，其特征在于，所述载气流量在每延米等离子体100与1000sccm之间，有利地为每延米等离子体源至少200sccm、更有利地至少300sccm、甚至更有利地至少300sccm；有利地，所述载气流量为每延米等离子体源至多900sccm、更有利地至多800sccm、甚至更有利地至多700sccm。
条目10.根据条目7所述的方法，其特征在于，所述第二等离子体生成气体包括He和Ar的混合物，其中原子比He/Ar包括在0.5与10之间、有利地在2与8之间、有利地在3与7之间、有利地在3.5与5.5之间。
条目11.根据条目2至8中任一项所述的方法，其特征在于，将所述织物基材暴露于所述第二等离子体源的等离子体持续一段时间，所述时间有利地包括在4与12s之间、有利地包括在5与10s之间、有利地在6与8s之间。
条目12.根据任一项前述条目所述的方法，其特征在于，所述第一等离子体生成气体流量与所述氟化单体流量的比率至少为1、有利地在1与20之间。
条目13.根据任一项前述条目所述的方法，其中，所述织物基材的温度最高为40℃，有利地在表面活化和所述防水涂层的沉积期间在不存在与所述织物基材接触的冷却装置的情况下。
条目14.根据任一项前述条目所述的方法，其中，所述方法的表面活化和防水涂层沉积优选地在0.005与0.050托之间、优选地在0.007与0.040托之间并且更优选地在0.010与0.030托之间的压力下进行。
条目15.根据条目1至4和5至14中任一项所述的方法，其中，纺织品是在分批工艺中处理的成型后的三维成形成品纺织品，如服装或配饰。
应当理解，尽管已经论述了用于提供根据本发明的实施例的优选实施例和/或材料，但是可以在不脱离本发明的范围和精神的情况下进行各种修改或改变。特别地，可以组合本文所论述的任何可能的实施例。
通过参考以下实例，本发明将更容易理解，包括这些实例仅是为了说明本发明的某些方面和实施例，而不旨在限制本发明。
实例
根据标准ISO 4920(2012)，使用喷雾等级评价防水性。在最初的涂覆后并且在根据ISO 6330(2012)的若干个洗涤循环后，使用表1的参数来评价该防水性。根据ISO 14419，对防油性进行测试。
表1
对于防水性评价，根据标准ISO 4920(2012)。使用(20±2)℃的蒸馏水或完全去离子水。在环境温度下进行测试，并且采用照相喷雾等级量表对样品进行评级。
有利地在相同的条件下在经涂覆的钠钙玻璃基材上评价厚度。在玻璃基材上，厚度可以使用台阶仪(step profiler)来测量。
对于以下实例，使用了包括一对电极的空心阴极类型的等离子体源。等离子体源并入真空室中。以单位sccm/m表示的流量为以每延米等离子体sccm计的流量。等离子体生成气体均匀地分布在每个电极中。当等离子体源包括仅一对电极时，氟化单体及其载气均匀地分布并且被注入在电极对的电极之间。
基材的扫描电子显微镜分析示出，根据本发明的实例不存在纤维损伤，如熔化或蚀刻或燃烧。
织物基材是20×30cm2的织物片，这些织物片通过传送带在玻璃载体上在等离子体源下面以连续速度输送，以便使其与等离子体源接触。
真空室中的压力保持在5与40毫托之间的压力。
表2-织物基材
材料 织造或非织造 厚度 重量/m2
聚酯 非织造 0.14-0.17mm 90-110g/m2
在以下实例中，使用包括连接到AC、DC或脉冲DC发电机的两对空心阴极等离子体生成电极的线形空心阴极类型的第二等离子体源进行表面活化，第二等离子体生成气体N2以每延米第二等离子体源的等离子体2000sccm的总流量注入到第二等离子体源的电极中，第二功率密度在每延米等离子体1与4.4kW之间。织物基材以约2.5m/min的速度移动通过等离子体必需的次数，以达到指定的处理时间。
在以下实例中，防水涂层的沉积是使用线形空心阴极类型的第一等离子体源进行的，该第一等离子体源包括连接到AC、DC或脉冲DC发电机的两对空心阴极等离子体生成电极。
以每延米第一等离子体源的等离子体1500sccm的总流量使用第一等离子体生成气体Ar。
将氟化单体丙烯酸1H,1H,2H,2H-全氟辛酯(C6FA)注入第一等离子体源的电极对的电极之间，以便在活化的织物基材表面上沉积氟化聚合物涂层。织物基材以约2.5m/min的速度连续移动通过等离子体必需的次数，以达到指定的涂层厚度。下表中所示的厚度是在相同条件下在玻璃基材上获得的厚度，因为在大多数织物基材上不太可能可靠地测量涂层厚度。
利用70sccm/m的单体前体流量和针对单体750sccm/m的He载气流量以及1500sccm/m的氩等离子体生成气体流量，获得了80nm的涂层厚度。如上文所解释，流量被表示为每延米等离子体。
所得涂层具有至少3.5的防水性等级。防油性等级初始地以及直至所包括的第四次洗涤循环均为4.0。5次洗涤循环后，防油性下降到3.5，6次洗涤循环后，防油性下降到3.0。

Claims (12)

1.一种用于在织物基材上产生氟化聚合物涂层的方法，所述方法包括包含以下的阶段：
a.提供织物基材；
b.提供线形空心阴极类型的第一等离子体源，所述第一等离子体源包括连接到AC、DC或脉冲DC发电机的至少一对空心阴极等离子体生成电极，用于将所述防水涂层沉积在所述织物基材上；
c.以每延米所述第一等离子体源的等离子体500与2500sccm之间的流量将第一等离子体生成气体注入所述第一等离子体源的电极中；
d.向所述第一等离子体源施加第一电力，使得所述等离子体的第一功率密度在每延米所述第一等离子体源的等离子体0.5kW与15kW之间；
e.以每延米所述第一等离子体源的等离子体20与1000sccm之间的流量注入氟化单体，所述单体被注入到至少在所述第一等离子体源的每个电极对的电极之间的等离子体中；在每延米所述第一等离子体源的等离子体0与1000sccm的流量的惰性载气的情况下；
f.通过将所述织物基材暴露于所述第一等离子体源的等离子体将防水涂层沉积在所述织物基材的表面上。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括包含以下的阶段：
a.提供线形空心阴极类型的第二等离子体源，所述第二等离子体源包括连接到AC、DC或脉冲DC发电机的至少一对空心阴极等离子体生成电极，用于所述织物基材的表面活化；
b.以每延米所述第二等离子体源1500与4500sccm之间的流量将第二等离子体生成气体注入所述第二等离子体源的电极中；
c.向所述第二等离子体源供应第二电力，使得所述等离子体的第二功率密度在每延米所述第二等离子体源的等离子体0.5kW与15kW之间，以及
d.通过将所述织物基材暴露于所述第二等离子体源的等离子体来活化所述织物基材的表面，然后通过将所述织物基材暴露于所述第二等离子体源的等离子体将所述防水涂层沉积在所述织物基材的表面上。
3.根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述氟化单体具有下式：
a.CnF2n+1CmX2mCR1Y-OCO-C(R2)CH2
其中n是2至6，m是0至9，X和Y是H、F、CI、Br或I，R1是H或烷基或取代的烷基。
4.根据任一项前述权利要求所述的方法，其进一步包括在活化所述织物基材的表面之前或与活化所述织物基材的表面同时的所述织物基材的除气。
5.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，所述织物基材是在辊对辊工艺中处理的在辊上的织物。
6.根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述第二等离子体生成气体包括N2、O2、或O2和N2的混合物或N2O。
7.根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一等离子体生成气体包括He、Ar或He和Ar的混合物。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二等离子体生成气体包括He和Ar的混合物，其中原子比He/Ar包括在0.5与10之间、有利地在2与8之间、有利地在3与7之间、有利地在3.5与5.5之间。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，其特征在于，将所述织物基材暴露于所述第二等离子体源的等离子体持续包括在4与12s之间的时间。
10.根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一等离子体生成气体流量与所述氟化单体流量的比率至少为1、有利地在1与20之间。
11.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，所述织物基材的温度最高为40℃，有利地在表面活化和所述防水涂层的沉积期间在不存在与所述织物基材接触的冷却装置的情况下。
12.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，所述方法的表面活化和防水涂层沉积优选地在0.005与0.050托之间、优选地在0.007与0.040托之间并且更优选地在0.010与0.030托之间的压力下进行。
CN202280012214.3A 2021-02-12 2022-02-07 借助于等离子体在织物基材上涂覆的方法 Pending CN116783346A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21156951.2 2021-02-12
EP21156951 2021-02-12
PCT/EP2022/052914 WO2022171583A1 (en) 2021-02-12 2022-02-07 Method of coating onto fabric substrates by means of plasma

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116783346A true CN116783346A (zh) 2023-09-19

Family

ID=74595226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280012214.3A Pending CN116783346A (zh) 2021-02-12 2022-02-07 借助于等离子体在织物基材上涂覆的方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240117563A1 (zh)
EP (1) EP4291702A1 (zh)
CN (1) CN116783346A (zh)
WO (1) WO2022171583A1 (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999058755A1 (en) * 1998-05-08 1999-11-18 Asten, Inc. Structures and components thereof having a desired surface characteristic together with methods and apparatuses for producing the same
US6146462A (en) * 1998-05-08 2000-11-14 Astenjohnson, Inc. Structures and components thereof having a desired surface characteristic together with methods and apparatuses for producing the same
WO2005028741A1 (en) * 2003-09-18 2005-03-31 Surface Innovations Limited Fibrous products and methods of making and using them
US9157191B2 (en) * 2006-11-02 2015-10-13 Apjet, Inc. Treatment of fibrous materials using atmospheric pressure plasma polymerization
US8361276B2 (en) * 2008-02-11 2013-01-29 Apjet, Inc. Large area, atmospheric pressure plasma for downstream processing
EA020763B9 (ru) * 2008-08-04 2015-05-29 Эй-Джи-Си Флет Гласс Норт Эмерике, Инк. Источник плазмы и способы нанесения тонкопленочных покрытий с использованием плазменно-химического осаждения из газовой фазы
JP2016502588A (ja) 2012-10-09 2016-01-28 ユーロブラズマ エンヴェー 表面コーティングを塗布する装置及び方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20240117563A1 (en) 2024-04-11
WO2022171583A1 (en) 2022-08-18
EP4291702A1 (en) 2023-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6998852B2 (ja) 表面コーティングを塗布する装置及び方法
CN101057021B (zh) 金属涂膜纺织原料
Buyle Nanoscale finishing of textiles via plasma treatment
EP3101170B1 (en) Surface coatings
CN104838058B (zh) 表面涂层
CN116783346A (zh) 借助于等离子体在织物基材上涂覆的方法
US20220275503A1 (en) Fabric substrate bearing a carbon based coating and process for making the same
CN116806279A (zh) 使用由空心阴极产生的等离子体在纺织品基材上产生防水涂层的方法
Hossain Plasma technology for deposition and surface modification
WO2021152002A1 (en) Durable decoratively coated substrates and process for obtaining the same
BE1022606B1 (nl) Oppervlakte deklagen.
BE1021624B1 (nl) Apparaat en methode om oppervlaktedeklagen aan te brengen
JP3144506B2 (ja) 大気圧プラズマ発生装置及びそれを用いた処理方法
Kwong et al. Improvement on Hydrophobicity of Synthetic Textiles by Plasma Treatment–A Review
JPS62104965A (ja) フッ素化繊維構造物の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 40098707

Country of ref document: HK