DE60000809T2

DE60000809T2 - Flüssige Polysiloxankautschukbeschichtungszusammensetzung und Airbaggewebe

Info

Publication number: DE60000809T2
Application number: DE60000809T
Authority: DE
Inventors: Hironao Fujiki; Yoshifumi Harada; Masayuki Ikeno; Yoshifumi Inoue; Takeshi Miyao
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1999-08-24
Filing date: 2000-08-24
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2020-08-25
Also published as: DE60000809D1; JP3945082B2; KR20010050161A; KR100571086B1; EP1078823A3; JP2001059052A; EP1078823B1; US6387520B1; EP1078823A2

Description

Diese Erfindung betrifft eine lösungsmittelfreie, flüssige Silikonkautschuk-Beschichtungszusammensetzung, und im Besonderen eine flüssige Silikonkautschuk-Zusammensetzung, die ohne den Zusatz eines Lösungsmittels effektiv aufgetragen werden kann und die als Beschichtung für Airbags geeignet ist, wobei sie durch das Aufblasen, vor allem durch das Aufblasen bei hohen Temperaturen, nicht beschädigt wird. Sie betrifft außerdem ein Airbag-Gewebe.

Hintergrund

In viele Kraftfahrzeuge werden heute Airbags als Sicherheitseinrichtung für die Fahrzeuginsaßen eingebaut. Die Airbags bestehen aus einem Basisgewebe in der Form eines Nylongewebes, das mit Chloroprenkautschuk beschichtet ist.
Das mit Chloroprenkautschuk beschichtete Basisgewebe hat jedoch die Nachteile, dass eine Gewichtsreduktion schwierig ist, und vor allem, dass seine physikalischen Eigenschaften sich mit der Zeit verschlechtern. JP-A-63-78744, JP-A-3-243442 und das japanische Patent Nr. 2.571.986 offenbaren Airbag-Basisgewebe, die mit Silikonkautschuk-Zusammensetzungen beschichtet sind. Diese mit Silikonkautschuk beschichteten Airbag- Basisgewebe zeigen ein verbessertes Verhalten bei hohen Temperaturen. Nichtsdestotrotz haben diese Silikonkautschuk-Zusammensetzungen den Nachteil, dass beim Auftragen auf ein Basisgewebe für Airbags aus Kunstfasern, wie z. B. Nylon 66, ein organisches Lösungsmittel zum Lösen verwendet werden muss, um eine gleichmäßig dünne Beschichtung und ausreichende Haftfestigkeit am Basisgewebe zu erzielen. Genauer gesagt müssen die Silikonkautschuk-Zusammensetzungen, um eine dünne Beschichtung und ein Durchdringen des Basisgewebes zu garantieren, mit organischen Lösungsmitteln wie Toluol und Xylol gelöst werden.
Als Lösung für dieses Problem offenbart das japanische Patent Nr. 2.571.986 eine lösungsmittelfreie, flüssige Zusammensetzung, die ein Silikonharz mit SiO&sub4;-Einheiten enthält. JP-A-7-90777, die der US-A-5.401.566 entspricht, offenbart die Verwendung von hydrophobem Silicafüllstoff. Diese Vorschläge bringen jedoch immer noch ein Problem mit sich. Wenn der Silikon-Zusammensetzung ein Bindemittel zugesetzt wird, um gute Haftung auf dem Basisgewebe zu erzeugen, wird die Silikon-Zusammensetzung so thixotrop, dass es schwierig werden könnte, eine Beschichtung mit einer Dicke von etwa 40 um oder weniger, insbesondere etwa 20 um oder weniger, zu erhalten, was derzeit vom Standpunkt der Kostenreduzierung und Kompaktheit her gewünscht wird.
Ein Aspekt der Erfindung ist es, neue flüssige Silikonkautschuk-Beschichtungszusammensetzungen bereit zu stellen, die gute Durchdringungs- und Haftfähigkeit besitzen und ohne Zusatz eines Lösungsmittels dünn aufgetragen werden können, um einen Überzugsfilm mit geringer Oberflächenklebrigkeit zu bilden, und die besonders für die Beschichtung von Kunstfasergeweben von Airbags geeignet sind. Ein weiterer Aspekt ist ein Airbag-Gewebe, das solch einen Überzugsfilm besitzt, und seine Verwendung zur Herstellung von Airbags.
Die Erfindung bezieht sich auf eine flüssige Silikonkautschuk-Beschichtungszusammensetzung, die aus einem Organopolysiloxan, das pro Molekül zumindest zwei Alkenylgruppen aufweist, einem Organohydrogenpolysiloxan, das pro Molekül mindestens zwei an Siliziumatome gebundene Wasserstoffatome (d. h. zumindest zwei SiH-Gruppen) aufweist. Kieselgel, einem Haftvermittler und einem Platingruppen-Katalysator besteht. Die Erfinder haben herausgefunden, dass die Verwendung von Kieselgel mit einer nach dem BET-Verfahren gemessenen, mittleren spezifischen Oberfläche von 150 bis 250 m²/g, einer mittleren Teilchengröße (Sekundärteilchen) von nicht mehr als 20 um und einem Gehalt an Natriumionen von nicht mehr als 0,35 Gew.-%, berechnet als Na&sub2;O, dazu führt, dass die Zusammensetzung gute Durchdringungsfähigkeiten besitzt und dünn auf synthetische Fasergewebe für Airbags aufgetragen werden kann, auch wenn kein Lösungsmittel verwendet wird, und dass sie eine Beschichtung mit geringer Oberflächenklebrigkeit und hoher Haftfestigkeit bildet.
Gemäß der Erfindung wird eine lösungsmittelfreie, flüssige Silikonkautschuk-Beschichtungszusammensetzung bereitgestellt, umfassend:
(A) Organopolysiloxan, das pro Molekül zumindest zwei Alkenylgruppen aufweist;
(B) Organohydrogenpolysiloxan, das pro Molekül zumindest zwei an Siliziumatome gebundene Wasserstoffatome aufweist;
(C) Kieselgel mit einer nach dem BET-Verfahren gemessenen, mittleren spezifischen Oberfläche von 150 bis 250 m²/g, einer mittleren Teilchengröße von nicht mehr als 20 um und einem Gehalt an Natriumionen von nicht mehr als 0,35 Gew.-%, berechnet als Na&sub2;O;
(D) einen Haftvermittler, und
(E) einen Platingruppen-Katalysator.
Außerdem wird ein Airbag-Gewebe, auf dem ein Überzugsfilm aus der Zusammensetzung ausgebildet wurde, bereitgestellt.

Nähere Erklärungen, Optionen und bevorzugten Ausführungsformen

Das Organopolysiloxan (A) ist eine Basiskomponente (oder ein Basispolymer) der Zusammensetzung. Es muss pro Molekül zumindest zwei an Siliziumatome gebundene Alkenylgruppen besitzen, damit die Zusammensetzung einen Silikonkautschuk-Überzugsfilm bilden kann, der nach dem Härten Gummielastizität aufweist.
Vorzuziehen ist ein Organopolysiloxan, das im Durchschnitt pro Molekül zumindest zwei an Siliziumatome gebundene Alkenylgruppen besitzt, und das durch die folgende mittlere Zusammensetzungsformel dargestellt (1) wird:
R¹aSiO(4-a)/2
worin R¹ eine substituierte oder unsubstituierte einwertige Kohlenwasserstoffgruppe ist, 0,01 bis 10 Mol-% von R¹ vorzugsweise Alkenylgruppen sind und "a" eine positive Zahl von 1,9 bis 2,4 ist.
R¹ steht für eine substituierte oder unsubstituierte einwertige Kohlenwasserstoffgruppe aus 1 bis 12, insbesondere 1 bis 8, an Siliziumatome gebundenen Kohlenstoffatomen.
Beispiele umfassen Alkylgruppen, wie z. B. Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, tert-Butyl, Pentyl, Neopentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl und Dodecyl; Cycloalkylgruppen, wie z. B. Cyclopentyl, Cyclohexyl und Cycloheptyl; Alkenylgruppen, wie z. B. Vinyl, Allyl, Propenyl, Isopropenyl, Butenyl, Isobutenyl, Hexenyl und Cyclohexenyl; Arylgruppen, wie z. B. Phenyl, Tolyl, Xylyl, Naphthyl und Biphenyl; Aralkylgruppen, wie z. B. Benzyl, Phenylethyl, Phenylpropyl und Methylbenzyl; und substituierte Formen der oben genannten Gruppen, in denen einige oder alle Wasserstoffatome durch Halogenatome (z. B. F, Cl und Br) oder Cyanogruppen ersetzt sind, wie z. B. Chlormethyl, 2-Bromethyl, 3,3,3-Trifluorpropyl, 3-Chlorpropyl und Cyanoethyl.
Das Organopolysiloxan bevorzugt substituierte oder unsubstituierte Kohlenwasserstoffgruppen R¹, bei denen zumindest 90 Mol-% (üblicherweise 90 bis 90,99 Mol-%, vorzugsweise 95 bis 99,98 Mol-%) aus Methyl bestehen. Außerdem sollten im Durchschnitt zumindest zwei Gruppen aller R¹-Gruppen Alkenylgruppen sein. Vorzugsweise sollten 0,01 bis 10 Mol-%, noch bevorzugter 0,02 bis 5 Mol-%, aller R¹-Gruppen Alkenylgruppen sein. Liegt die Zahl außerhalb dieses Bereiches, so führt ein niedrigerer Anteil an Alkenyl manchmal zu Zusammensetzungen, die schwer härten. Ein hoher Anteil an Alkenyl führt manchmal zu Zusammensetzungen, die nach dem Härten schlechte physikalische Eigenschaften besitzen, einschließlich Zugfestigkeit, Reißfestigkeit und Bruchdehnung. Die Alkenylgruppe kann an das Siliziumatom entweder am Ende oder mitten in einer Molekülkette oder an beiden Stellen gebunden werden. Die bevorzugte Alkenylgruppe ist Vinyl. Die bevorzugten Gruppen außer Methyl- und Vinylgruppen sind Phenyl und 3,3,3-Trifluorpropyl.
In Formel (1) ist "a" eine positive Zahl von 1,9 bis 2,4 und vorzugsweise von 1,95 bis 2,05. Die Molekülstruktur des Organopolysiloxans ist vorzugsweise linear, hauptsächlich aus Diorganosiloxan-Grundeinheiten (z. B. R¹&sub2;SiO2/2-Einheiten) bestehend, und hat vorzugsweise Alkenylgruppen an beiden Enden der Molekülkette, obwohl eine verzweigte Struktur, die teilweise R¹SiO3/2-Einheiten oder SiO4/2-Einheiten enthält, auch akzeptabel ist. Es ist zu bemerken, dass das Organopolysiloxan vorzugsweise mit einer Tri organosiloxygruppe (etwa einer R¹&sub3;SiO1/2-Gruppe), wie z. B. Trivinylsiloxy, Methyldivinylsiloxy, Dimethylvinylsiloxy oder Trimethylsiloxy, blockiert ist.
Das Organopolysiloxan weist vorzugsweise eine Viskosität von zumindest 100 Centipoise bei 25ºC, und typischerweise von 100 bis 50.000 Centipoise bei 25ºC. Wenn die Stärke eines Silikonkautschuk-Überzugsfilms und die Leichtigkeit des Mischvorganges in Betracht gezogen werden, liegt die noch bevorzugtere Viskosität zwischen 400 und 10.000 Centipoise bei 25ºC, und insbesondere bei 500 bis 5.000 Centipoise bei 25ºC.
Beispiele für das Organopolysiloxan (A) sind Dimethylpolysiloxane, die an beiden Enden mit Dimethylvinylsiloxy-Gruppen blockiert sind, Dimethylsiloxan-Methylvinylsiloxan-Copolymere, die an beiden Enden mit Dimethylvinylsiloxy-Gruppen blockiert sind, und Dimethylsiloxan-Methylphenylsiloxan-Copolymere, die an beiden Enden mit Dimethylvinylsiloxy-Gruppen blockiert sind.
In der Zusammensetzung gemäß der Erfindung wird (B) ein Organohydrogenpolysiloxan als Härtungsmittel oder Vernetzer für das Alkenylgruppen enthaltende Organopolysiloxan- oder Basispolymer (A) zugesetzt. Das Organohydrogenpolysiloxan dient als Vernetzer. Wie allgemein gekannt ist, findet eine Hydrosilylierungsreaktion zwischen den an Siliziumatome gebundenen Alkenylgruppen im Basispolymer und an Siliziumatome gebundenen Wasserstoffatomen (d. h. SiH-Gruppen) im Organohydrogensiloxan statt, und zwar in Gegenwart eines Katalysators, wobei das Basispolymer vernetzt und gehärtet wird. Das Organohydrogenpolysiloxan sollte pro Molekül zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei, an Siliziumatome gebundene Wasserstoffatome (d. h. SiH-Gruppen) besitzen. Vorzugsweise ist es bei Raumtemperatur flüssig und wird durch die durchschnittliche Zusammensetzungsformel (2) dargestellt:
R²bHcSiO(4-b-c)/2 (2)
worin R² eine substituierte oder unsubstituierte einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist, b eine positive Zahl von 0,7 bis 2,1 ist, c eine positive Zahl von 0,001 bis 1,0 ist und b + c = 0,8 bis 3,0 ist.
In Formel (2) steht R² für substituierte oder unsubstituierte einwertige Kohlenwasserstoffgruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, insbesondere 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, wobei dieselben Beispiele gelten wie oben für R¹ angeführt, vorzugsweise jedoch Jene Gruppen, die nichtaliphatisch ungesättigt sind. Die bevorzugten durch R² dargestellten Kohlenwasserstoffgruppen sind Alkyl, Aryl, Aralkyl und substituierte Alkylgruppen, wie z. B. Methyl, Ethyl, Propyl, Phenyl und 3,3,3-Trifluorpropyl. Der Buchstabe b ist eine positive Zahl, für die gilt: 0,7 ≤ b ≤ 2,1, vorzugsweise 1 ≤ b ≤ 2; c ist eine positive Zahl, für die gilt: 0,001 ≤ c ≤ 1,0, vorzugsweise 0,01 ≤ c ≤ 1,0; und für b + c gilt: 0,8 ≤ b + c ≤ 3,0, vorzugsweise 1 ≤ b + c ≤ 2,4. Die Molekülstruktur kann entweder linear, zyklisch, verzweigt oder eine dreidimensionale Netzwerkstruktur sein. Die SiH-Gruppen können an den Enden oder mitten in einer Molekülkette oder an beiden Stellen angefügt werden. Obwohl das Molekulargewicht nicht entscheidend ist, hat das Organohydrogenpolysiloxan vorzugsweise eine Viskosität bei 25ºC von etwa 0,2 bis 1.000 Centipoise, insbesondere von etwa 1 bis 500 Centipoise bei 25ºC.
Beispiele für das Organohydrogenpolysiloxan (B), die nicht als Einschränkung verstanden werden sollen, sind 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan, zyklisches Methylhydrogenpolysiloxan, zyklische Methylhydrogensiloxan-Dimethylsiloxan-Copolymere, an beiden Enden mit Trimethylsiloxy-Gruppen blockiertes Methylhydrogenpolysiloxan, an beiden Enden mit Trimethylsiloxy-Gruppen blockierte Dimethylsiloxan-Methylhydrogensiloxan- Copolymere, an beiden Enden mit Dimethylhydrogensiloxy-Gruppen blockiertes Dimethylpolysiloxan, an beiden Enden mit Dimethylhydrogensiloxy-Gruppen blockierte Dimethylsiloxan-Methylhydrogensiloxan-Copolymere, an beiden Enden mit Trimethylsiloxy-Gruppen blockierte Methylhydrogensiloxan-Diphenylsiloxan-Copolymere, an beiden Enden mit Trimethylsiloxy-Gruppen blockierte Methylhydrogensiloxan-Diphenylsiloxan- Dimethylsiloxan-Copolymere, Copolymere bestehend aus (CH&sub3;)&sub2;HSiO1/2-Einheiten und SiO4/2-Einheiten, Copolymere bestehend aus (CH&sub3;)&sub2;HSiO1/2-Einheiten, (CH&sub3;)&sub3;SiO1/2-Einheiten und SiO4/2-Einheiten und Copolymere bestehend aus (CH&sub3;)&sub2;-HSiO1/2-Einheiten, SiO4/2-Einheiten und (C&sub6;H&sub5;)&sub3;HSiO1/2-Einheiten.
Von den oben genannten Beispielen verbesserten jene Copolymere, in denen CH&sub3;(H)- SiO-Einheiten zumindest die Hälfte (50 Mol-%) der gesamten Siloxan-Einheiten ausmachten, die Haftung an das Basisgewebe, wenn sie mit dem weiter unten beschriebenen Haftvermittler (D) kombiniert wurden.
In der Zusammensetzung gemäß der Erfindung wird (C) Kieselgel zugesetzt. Kieselgel, d. h. durch ein Nassverfahren hergestelltes Silicamaterial (z. B. Kieselgallerte), wird üblicherweise als Füllstoff für Silikonkautschuk verwendet. Da die Zusammensetzung gemäß der Erfindung zum Auftragen einer Beschichtung, insbesondere zum Auftragen eines Überzugs auf ein Airbag-Gewebe, gedacht ist, sollte das verwendete Kieselgel eine nach dem BET-Verfahren gemessene, mittlere spezifische Oberfläche von 150 bis 250 m²/g, eine mittlere Teilchengröße von nicht mehr als 20 um und einen Gehalt an Natriumionen von nicht mehr als 0,35 Gew.-%, berechnet als Na&sub2;O, aufweisen.
Wenn Kieselgel als Hauptfüllstoff verwendet wird, sollte es eine nach dem BET-Verfahren gemessene, mittlere spezifische Oberfläche von 150 bis 250 m²/g, damit die Zusammensetzung ein lösungsmittelfreies flüssiges System bilden kann. Unter 150 m²/g geht die mechanische Festigkeit verloren. Über 250 m²/g wird die Zusammensetzung zu viskos, um eine dünne Beschichtung mit weniger als 40 um zu bilden. Kieselgel mit einer nach dem BET-Verfahren gemessenen, spezifischen Oberfläche im Bereich von 150 bis 250 m²/g verleiht der Zusammensetzung eine zum Beschichten geeignete Viskosität und hat außerdem die charakteristische Eigenschaft, dass es, anders als wasserfreie Kieselsäure wie etwa Kieselpuder, die Zusammensetzung gut vor einem Anstieg der Thixotropie schützt, selbst wenn der Haftvermittler (D) zugesetzt wird, d. h. es garantiert die gewünschte Beschichtungs- und Haftfähigkeit ohne gleichzeitig die Viskosität zu erhöhen.
Um eine Beschichtungsdicke von nicht mehr als 40 um, vorzugsweise nicht mehr als 20 um zu erhalten, die für die Beschichtung von Airbag-Geweben erwünscht ist, sollte das Kieselgel eine mittlere Teilchengröße von nicht mehr als 20 , und vorzugsweise von nicht mehr als 10 um, aufweisen. Die Untergrenze der mittleren Teilchengröße ist nicht entscheidend, obwohl die mittlere Teilchengröße üblicherweise zumindest 0,01 um, insbesondere zumindest 0,1 um, beträgt. Es ist anzumerken, dass die mittlere Teilchengröße sich auf die Größe der Sekundärteilchen bezieht, da die Primärteilchen von Kieselgel extrem klein sind und zu Sekundärteilchen oder Agglomeraten agglomerieren. Die mittlere Teilchengröße (d. h. die durchschnittliche Teilchengröße) wird üblicherweise als gewichtsmittlerer Durchmesser oder als mittels Laser-Beugungsverfahren gemessener mittlerer Durchmesser (D&sub5;&sub0;) bestimmt; dies ist allgemein bekannt.
Die Zusammensetzungen sind insbesondere für Airbag-Gewebe gedacht, und Airbags müssen flammsicher sein. Wie auf dem Gebiet der Erfindung allgemein bekannt ist, wird Kieselgel üblicherweise aus Wasserglas hergestellt, wobei Natriumionen als Verunreinigung zurückbleiben. Wenn mit Natriumionen verunreinigtes Kieselgel in eine Silikonkautschuk-Zusammensetzung eingemischt wird, so wird die Zusammensetzung weniger flammhemmend. Um Flammschutzwirkung zu garantieren und gleichzeitig die Eigenschaften des Kieselgels beizubehalten, sollte der Natriumionen-Gehalt des Kieselgels auf 0,35 Gew.-% oder weniger, insbesondere 0,30 Gew.-% oder weniger, berechnet als Na&sub2;O, gesenkt werden.
In der Zusammensetzung gemäß der Erfindung wird (D) ein Haftvermittler zugesetzt, um die Haftung der Zusammensetzung auf Airbag-Basisgewebe aus Kunstfasern zu erhöhen. Je nachdem, ob das Basisgewebe aus Nylon- oder Polyesterfasern besteht, wird ein anderer Haftvermittler verwendet. Für ein Basisgewebe aus Nylon sind Zusammensetzungen, die Epoxygruppen wie etwa Glycidylgruppen enthalten, beispielsweise Epoxygruppen enthaltende Organoalkoxysilane, wie z. B. γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan und 3,4-Epoxycyclohexylethyltrimethoxysilan; Epoxygruppen enthaltende Organopolysiloxane, wie z. B. Epoxygruppen enthaltendes Organo polysiloxan mit an Siliziumatome gebundenen Vinyl- und Alkoxygruppen, Epoxygruppen enthaltende Organopolysiloxane mit an Siliziumatome gebundenen Wasserstoffatomen und Epoxygruppen enthaltende Organopolysiloxane mit an Siliziumatome gebundenen Wasserstoffatomen und Alkoxygruppen; Ester- oder Etherverbindungen mit (Meth)acrylolxy- oder Alkenylgruppen und Epoxygruppen wie Glycidyl(meth)acrylat, Allylglycidylether usw., wirksame Mittel zur erhöhung der Haftfähigkeit.
Für das Basisgewebe aus Polyester sind Alkoxysilane mit (Meth)acryloxy- oder Alkenylgruppen wie γ-(Meth)acryloxypropyltrimethoxysilan, Vinyltrialkoxysilan oder Siloxane, die teilweise Hydrolysate dieser Silane sind, an Siliziumatome gebundene Wasserstoffatome und Alkoxysilylgruppen enthaltende Silane oder Siloxane, Verbindungen mit einem Phenyl-Skelett, wie z. B. Phenylgruppen oder Phenylengruppen, und an Siliziumatome gebundenen Wasserstoffatomen usw. bevorzugte Beispiele.
Beispiele für die Epoxygruppen enthaltenden Verbindungen werden nachstehend angeführt.
Man beachte, dass l, m, n, p, q, r und s ganze Zahlen von 1 bis 10 sind, Me für Methyl und Vi für Vinyl steht.
Die Zusammensetzung gemäß der Erfindung enthält außerdem (E) einen Katalysator für Additionsreaktionen (z. B. Hydrosilylierungsreaktionen), der aus Metallen der Platingruppe in elementarer Form und Zusammensetzungen und Komplexen, die Platinmetalle als Katalysatormetall enthalten, ausgewählt werden kann. Beispiele sind Platin-Katalysatoren, wie z. B. Platinschwarz, Platinchlorid, Chlorplatinsäure, Reaktionsprodukte von Chlorplatinsäure mit einwertigen Alkoholen, Komplexe von Chlorplatinsäure mit Olefinen, Komplexe von Chlorplatinsäure mit Vinylsiloxanen und Platinbisacetoacetat; Palladium-Katalysatoren, wie z. B. Tetrakis(triphenylphosphin)palladium und Dichlorbis(triphenylphosphin)palladium; und Rhodium-Katalysatoren, wie z. B. Chlortris(triphenylphosphin)rhodium und Tetrakis(triphenylphosphin)rhodium.
Falls gewünscht kann (F) ein Alkenylgruppen enthaltendes Silikonharz, das in einem Silikonöl löslich ist (z. B. Dimethylpolysiloxan), in die Zusammensetzung gemäß der Erfindung eingemischt werden, um so die physikalischen Eigenschaften der gehärteten Zusammensetzung wie Zug- und Zerreißfestigkeit zu verbessern. Es handelt sich hierbei um ein Silikonöl-lösliches, Alkenylgruppen enthaltendes Silikonharz mit einer dreidi mensionalen Netzwerkstruktur, das im Grunde R¹SiO3/2-Einheiten und/oder SiO4/2-Einheiten und optional zumindest eine R¹&sub3;SiO1/2-Einheit oder R¹&sub2;SiO2/2-Einheit, worin R¹ wie oben definiert ist, enthält.
Es folgen praktische Empfehlungen für die Herstellung der jeweiligen Komponenten. Alle Teile sind Gewichtsteile. Es ist zu beachten, dass alle Grenzen bevorzugte Werte sind, also nicht zwingend eingehalten werden müssen, und für beliebige Kombinationen angepasst werden können; Unter- und Obergrenzen müssen nicht gemeinsam übernommen werden. Geeigneterweise sollte eine Menge von 0,1 bis 50 Teile, insbesondere etwa 1 bis 20 Teile, Organohydrogenpolysiloxan (B) pro 100 Teile Organopolysiloxan (A) zugesetzt werden; die Menge des Kieselgels (C) sollte geeigneterweise etwa 1 bis 30 Teile, insbesondere 3 bis 20 Teile, pro 100 Teile Organopolysiloxan (A) betragen; und die geeignete Menge des Haftvermittlers (D) liegt bei etwa 0,1 bis 30 Teilen, insbesondere bei 0,1 bis 5 Teilen, pro 100 Teile Organopolysiloxan (A). Die geeignete Menge des beizufügenden Silikonharzes (F) liegt bei 0 bis etwa 50 Teilen, insbesondere 0 bis etwa 30 Teilen, pro 100 Teile Organopolysiloxan (A). Außerdem sollte das Molverhältnis der gesamten SiH-Gruppen zu den gesamten Alkenylgruppen in der Zusammensetzung, d. h. das Molverhältnis der an Siliziumatome gebundenen Wasserstoffatome (SiH-Gruppen) in Komponente (B) (und gegebenenfalls Komponente (D)) zu den an Siliziumatome gebundenen Alkenylgruppen in Komponente (A) (und gegebenenfalls Komponenten (D) und (F)), vorzugsweise im Bereich von 0,9 bis 20, insbesondere 0,9 bis 5, liegen. Die Anzahl an Siliziumatome gebundener Alkenylgruppen pro Molekül in Komponente (A) und SiH-Gruppen pro Molekül in Komponente (B) beträgt vorzugsweise 5 oder mehr. Komponente (E) wird in solchen Mengen zugesetzt, dass, basierend auf dem Gewicht der Komponente (A), 0,1 bis 500 ppm, insbesondere 1 bis 50 ppm, an Platinmetall vorhanden sind. Ein Anteil von weniger als 0,1 ppm an Platinmetall reicht nicht aus, um die Reaktion fortzusetzen, während ein Anteil von über 500 ppm an Platinmetall unwirtschaftlich ist.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Komponenten (A) bis (F) kann die Zusammensetzung gemäß der Erfindung auch einen Reaktionsregler enthalten, der aus Alkinalkoholen, wie z. B. 3-Methyl-1-butin-3-ol, 3,5-Dimethyl-1-hexin-3-ol und Phenylbutinol; En-In- Verbindungen, wie z. B. 3-Methyl-3-penten-1-in und 3,5-Dimethyl-3-hexen-1-in; Tetramethyltetrahexenylcyclotetrasiloxan und Benzotriazol ausgewählt wird. Falls notwendig können auch verschiedene andere Additive wie Pigmente, Hitzebeständigkeitsmodifikatoren und Flammschutzmodifikatoren zugesetzt werden, solange die Ziele der Erfindung nicht beeinträchtigt werden. Beispiele für solche Additive sind Titandioxid, Fe&sub2;O&sub3;, Fe&sub3;O&sub4;, Ruß, Ceroxid und Cerhydroxid, die im Allgemeinen als in Silikonkautschuk nützlich angesehen werden. Die Zusammensetzung gemäß der Erfindung kann leicht hergestellt werden, indem die erforderlichen und optionalen Komponenten vermischt und gleichmäßig in einem passenden Mischer, wie z. B. einem Kneter, Druckkneter oder Ross-Mischer, geknetet werden.
Da die Zusammensetzung gemäß der Erfindung als lösungsmittelfreies System verwendet wird, sollte es vorzugsweise eine Viskosität von nicht mehr als 80.000 Centipoise, noch bevorzugter von nicht mehr als 10.000 Centipoise, bei 25ºC aufweisen. Die Viskosität bei 25ºC beträgt vorzugsweise zumindest 500 Centipoise, noch bevorzugter zumindest 1.000 Centipoise.
Die flüssige Silikonkautschuk-Beschichtungszusammensetzung gemäß der Erfindung wird üblicherweise auf ein Airbag-Gewebe aus Kunstfasern aufgetragen und in einem Heißlufttrockner heißgehärtet, wodurch ein beschichtetes Airbag-Gewebe erhalten wird. Wenn die flüssige Silikonkautschuk-Zusammensetzung auf ein Airbag-Basisgewebe aus Kunstfasern aufgetragen wird, durchtränkt die Flüssigkeit das Basisgewebe und bildet eine gleichmäßige, dünne Beschichtung. Vorzugsweise werden nicht mehr als 40 g/m², noch bevorzugter etwa 5 bis 40 g/m², und insbesondere etwa 10 bis 30 g/m², der Silikonkautschuk-Zusammensetzung auf das Basisgewebe aufgetragen. Durch die Heißhärtung wird die Beschichtung zu einem Silikonkautschuk-Überzugsfilm, der voll elastisch ist und stark und vollständig auf den Kunstfasern des Basisgewebes haftet. Dieser Film kann eine ausreichend hohe Haftfähigkeit besitzen, um einer Scott-Biegeprüfung standzuhalten und eine Flammschutzprüfung zu bestehen. Mit solchen Zusammensetzungen beschichtete Airbag-Gewebe zeigten keine Verschlechterungen an den Faltstellen, wenn sie klein gefaltet und als Airbag verstaut wurden. Der Silikonkautschuk-Überzugsfilm wurde durch die starke Reibung beim Aufblasen des Airbags nicht vom Basisgewebe gelost.
Beispiele für aus kUnstfasern bestehende Gewebe für Airbags, die hierin verwendet wurden, sind Polyamidfasergewebe wie Nylon 6, Nylon 66 und Nylon 46, Aramidfasergewebe, Polyesterfasergewebe wie Polyalkylenterephthalat, Polyetherimidfasergewebe, Sulfonfasergewebe und Kohlefasergewebe. Davon sind insbesondere Nylon-66-Fasergewebe zu bevorzugen.
Das Beschichtungsverfahren ist nicht entscheidend. Zu den Härtungsbedingungen nach der Beschichtung gehören eine Temperatur von 150 bis 200ºC und eine Dauer von 1/2 bis 3 Minuten, insbesondere 150 bis 200ºC und 30 bis 80 Sekunden.
Die flüssige Silikonkautschuk-Zusammensetzung gemäß der Erfindung kann ohne Zusatz eines verdünnenden Lösungsmittels aufgetragen werden, weil sie eine verbesserte Durchdringungs- und Haftfähigkeit besitzt und dünn aufgetragen werden kann, und bildet auf einem Gewebe einen dünnen Film mit minimaler Oberflächenklebrigkeit. Die Zusammensetzung ist eine nützliche Beschichtungszusammensetzung zur Anwendung bei Airbags.

Beispiele

Die anchstehend angeführten Beispiele dienen der Veranschaulichung und sollen nicht als Einschränkung verstanden werden. In den Beispielen wird Kieselgallerte als Kieselgel verwendet, alle Teile sind Gewichtsteile, und die Viskosität entspricht einer Messung bei 25ºC und wird in Centipoise (cp) ausgedrückt. "Gew.-% " steht für "Gewichtsprozent". Me ist Methyl und Vi ist Vinyl.

Beispiel 1

In einem Ross-Mischer wurden 100 Teile eines Dimethylpolysiloxans, das an beiden Enden der Molekülkette mit Dimethylvinylsiloxy-Gruppen blockiert war und eine Viskosität von 1.500 cp aufwies, mit 19 Teilen an Kieselgel A (spezifische Oberfläche von 190 m²/g, mittlere Teilchengröße von 10 um, Gehalt an Na-Ionen von 0,16 Gew.-%, berechnet als Na&sub2;O) und 2 Teilen eines mit Dimethylhydrosilyl-Gruppen blockierten Dimethylpolysiloxans, das durchschnittlich 20 Siloxaneinheiten aufwies, bis zur Homogenität vermischt. Das Gemisch wurde dann im Vakuum wärmebehandelt, bis es eine Temperatur von 150ºC erreichte, wodurch eine flüssige, fließfähige Silikonbasis erhalten wurde. Zu 100 Teilen dieser flüssigen Silikonbasis wurden 5,2 Teile Methylhydrogenpolysiloxan, dargestellt durch die durchschnittliche Molekülformel:
Me&sub3;SiO(MeHSiO)&sub6;(Me&sub2;SiO)&sub4;SiMe&sub3;,
0,4 Teile eines Komplexes aus Chlorplatinsäure und Divinyltetramethyldisiloxan (Platinkonzentration 0,4 Gew.-%), 0,3 Teile 3,5-Dimethyl-1-hexin-3-ol als Härtungsregler und 1 Teil γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan als Haftvermittler zugesetzt. Diese Stoffe wurden gleichmäßig gemischt, um eine flüssige Silikonkautschuk-Beschichtungszusammensetzung herzustellen. Diese Zusammensetzung wies eine Viskosität von 4.500 cp auf.
Als nächstes wurde die Zusammensetzung auf ein Gewebe aus Nylon-66-Fasern (210 Denier) aufgetragen und eine Stunde lang bei 180ºC gehärtet. Was das Beschichtungsverfahren betrifft, so wurde die flüssige Silikonkautschuk-Zusammensetzung mit einer Rakelstreichmaschine gleichmäßig aufgetragen, und zwar so dünn wie möglich, aber trotzdem die gesamte Fläche abdeckend. Durch eine einminütige Heißhärtung bei 180ºC wurde ein mit Silikonkautschuk beschichtetes Gewebe erhalten. Das beschichtete Gewebe wurde den folgenden Prüfverfahren unterzogen.

Scott-Biegeprüfung

Das beschichtete Gewebe wurde mittels eines Scott-Biegetesters 1.000 Mal mit einer Druckkraft von 2 kp gebogen. Die Ablösung des dünnen Silikonkautschuk-Überzugsfilms von der Gewebeoberfläche wurde einer visuellen Prüfung unterzogen.

Klebrigkeit

Der Silikonkautschuk-Überzugsfilm wurde auf seine Klebrigkeit untersucht, indem die Oberfläche mit den Fingern berührt wurde.

Flammhemmwirkung

Das beschichtete Gewebe wurde mittels einer FMVSS302-Brandprüfung auf seine Flammhemmwirkung untersucht.

Durchdringung

Ein 2 cm breiter und 10 cm langer Streifen wurde aus dem aus Kunstfasern bestehenden Gewebe des Airbags geschnitten. Der Streifen wurde senkrecht aufgehängt, und 0,5 mm des unteren Endes wurden in die flüssige Silikonkautschuk-Zusammensetzung eingetaucht. Der Streifen wurde 24 Stunden lang bei Raumtemperatur in dieser Stellung gehalten, wonach gemessen wurde, wie weit die flüssige Silikonkautschuk-Zusammensetzung in das Basisgewebe eingedrungen war.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 2

Zu 106,9 Teilen der in Beispiel 1 hergestellten Silikonkautschuk-Zusammensetzung wurden 10 Teile eines Vinyl-hältigen Methylpolysiloxanharzes, das aus Vi(Me)&sub2;SiO1/2- Einheiten, Me&sub3;SiO1/2-Einheiten und SiO4/2-Einheiten (Gehalt an Vi-Gruppen: 5,5 Gew.-%, Verhältnis von Vi(Me)&sub2;SiO1/2- + Me&sub3;SiO1/2-Einheiten zu SiO4/2-Einheiten: 0,85), bestand, zugesetzt. Die Komponenten wurden gleichmäßig vermischt, bis eine flüssige Silikonkautschuk-Beschichtungszusammensetzung entstand. Die Zusammensetzung wurde auf ein Gewebe aus Nylon-66-Fasern (210 Denier) aufgetragen und eine Minute lang bei 180ºC gehärtet. Das beschichtete Gewebe wurde denselben Tests wie in Beispiel 1 unterzogen; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 1

Eine flüssige Silikonkautschuk-Beschichtungszusammensetzung wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme, dass 19 Teile an Kieselgel B (spezifische Oberfläche von 120 m²/g, mittlere Teilchengröße von 15 um, Gehalt an Na-Ionen von 0,46 Gew.-%, berechnet als Na&sub2;O) anstelle von Kieselgel A verwendet wurden. Die Zusammensetzung wurde auf ein Gewebe aus Nylon-66-Fasern (210 Denier) aufgetragen und eine Minute lang bei 180ºC gehärtet. Das beschichtete Gewebe wurde denselben Tests wie in Beispiel 1 unterzogen; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 2

Zu 106,9 Teilen der in Vergleichsbeispiel 1 hergestellten, flüssigen Silikonkautschuk-Zusammensetzung wurden 10 Teile eines Vinyl enthaltenden Methylpolysiloxanharzes, das aus Vi(Me)&sub2;SiO1/2-Einheiten, Me&sub3;SiO1/2-Einheiten und SiO4/2-Einheiten (Gehalt an Vi-Gruppen: 5,5 Gew.-%, Verhältnis von Vi(Me)&sub2;SiO1/2- + Me&sub3;SiO1/2-Einheiten zu SiO4/2-Einheiten: 0,85), bestand, zugesetzt. Die Komponenten wurden gleichmäßig vermischt, bis eine flüssige Silikonkautschuk-Beschichtungszusammensetzung entstand. Die Zusammensetzung wurde auf ein Gewebe aus Nylon-66-Fasern (210 Denier) aufgetragen und eine Minute lang bei 180ºC gehärtet. Das beschichtete Gewebe wurde denselben Tests wie in Beispiel 1 unterzogen; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1

Beispiel 3

In einem Ross-Mischer wurden 100 Teile eines Dimethylpolysiloxans, das an beiden Enden der Molekülkette mit Dimethylvinylsiloxy-Gruppen blockiert war und eine Viskosität von 600 cp aufwies, mit 11 Teilen an Kieselgel C (spezifische Oberfläche von 186 m²/g, mittlere Teilchengröße von 14 um, Gehalt an Na-Ionen von 0,29 Gew.-%, berechnet als Na&sub2;O), 5 Teilen Hexamethyldisilazan als Silikon-Oberflächenbehandlungsmittel und 2 Teilen Wasser bis zur Homogenität vermischt. Das Gemisch wurde dann im Vakuum wärmebehandelt, bis es eine Temperatur von 150ºC erreichte, wodurch eine flüssige, fließfähige Silikonbasis erhalten wurde. Zu 100 Teilen dieser flüssigen Silikonbasis wurden 6,2 Teile Methylhydrogenpolysiloxan, dargestellt durch die durchschnittliche Molekülformel:
Me&sub3;SiO(MeHSiO)&sub2;&sub0;SiMe&sub3;,
0,35 Teile eines Komplexes aus Chlorplatinsäure und Divinyltetramethyldisiloxan (Platinkonzentration 0,4 Gew.-%), 0,3 Teile 3-Methyl-1-butin-3-ol als Härtungsregler und 1 Teil 3,4-Epoxycyclohexylethyltrimethoxysilan als Haftvermittler zugesetzt. Diese Stoffe wurden gleichmäßig vermischt, um eine flüssige Silikonkautschuk-Beschichtungszusammensetzung herzustellen. Diese Zusammensetzung hatte eine Viskosität von 1.600 cp.
Wie in Beispiel 1 wurde die Zusammensetzung auf ein Gewebe aus Nylon-66-Fasern (210 Denier) aufgetragen und heißgehärtet, worauf das beschichtete Gewebe denselben Prüfverfahren wie in Beispiel 1 unterzogen wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 3

Eine flüssige Silikonkautschuk-Beschichtungszusammensetzung wurde wie in Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, dass 19 Teile an Kieselgel D (spezifische Oberfläche von 270 m²/g, mittlere Teilchengröße von 14 um, Gehalt an Na-Ionen von 0,39 Gew.-%, berechnet als Na&sub2;O) anstelle von Kieselgel C verwendet wurden. Die Zusammensetzung wurde auf ein aus Nylon-66-Fasern bestehendes Gewebe (210 Denier) aufgetragen und eine Stunde lang bei 180ºC gehärtet. Das beschichtete Gewebe wurde denselben Prüfverfahren unterzogen wie in Beispiel 1; die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 4

Eine flüssige Silikonkautschuk-Beschichtungszusammensetzung wurde wie in Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, dass wasserfreie Kieselsäure (Kieselpuder Aerosil 200 von Nippon Aerosil K. K.) anstelle von Kieselgel C verwendet wurde. Die Zusammensetzung dickte ein. Dann wurde die Zusammensetzung auf ein Nylon-66-Gewebe (210 Denier) aufgetragen, konnte jedoch keinen dünnen Film bilden. Das beschichtete Gewebe wurde denselben Prüfverfahren unterzogen wie in Beispiel 1; die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2

Beispiel 4 & Vergleichsbeispiel 5

Die flüssigen Silikonkautschuk-Zusammensetzungen von Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 5 wurden wie in Beispiel 3 bzw. Vergleichsbeispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, dass γ-(Meth)acryloxypropyltrimethoxysilan anstelle von 3,4-Epoxycyclohexylethyltrimethoxysilan als Haftvermittler verwendet wurde. Wie in Beispiel 1 wurden diese Zusammensetzungen auf ein Gewebe aus Polyester-Fasern (210 Denier) aufgetragen, wodurch mit Silikonkautschuk beschichtete Gewebe erhalten wurden, die denselben Prüf verfahren wie in Beispiel 1 unterzogen wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3
Die japanische Patentanmeldung Nr. 11-236456 ist durch Verweis hierin aufgenommen.
Obwohl hier einige bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurden, können im Lichte der oben gegebenen Erklärungen zahlreiche Modifikationen und Variationen daran vorgenommen werden. Das bedeutet, dass die Erfindung folglich auch anders in die Praxis umgesetzt werden kann, als in den hier beschriebenen Ausführungsformen spezifiziert wurde.

Claims

1. Flüssige Silikonkautschuk-Beschichtungszusammensetzung, umfassend

(A) Organopolysiloxan, das pro Molekül zumindest zwei Alkenylgruppen aufweist;

(B) Organohydrogenpolysiloxan, das pro Molekül zumindest zwei Si-gebundene Wasserstoffatome aufweist;

(C) Kieselgel mit einer nach dem BET-Verfahren gemessenen, mittleren spezifischen Oberfläche von 150 bis 250 m²/g, einer mittleren Teilchengröße von nicht mehr als 20 um und einem Gehalt an Natriumionen von nicht mehr als 0,35 Gew.-%, berechnet als Na&sub2;O;

(D) einen Haftvermittler, und

(E) Platingruppen- Katalysator.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, weiters umfassend (F) in Silikonöl lösliches, Alkenylgruppen-hältiges Silikonharz.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, die sich zum Auftragen auf ein Airbag-Basisgewebe eignet.

4. Airbag-Gewebe, auf dem ein Überzugsfilm aus einer gehärteten Zusammensetzung nach Anspruch 3 ausgebildet ist, oder Airbag, der aus einem derartigen Gewebe besteht.