具有烯烴涂層的金屬化纖維復合材料片材的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了復合材料片材，所述復合材料片材包含基材和在其外表面上的多層涂層，所述涂層包含金屬層和由前驅(qū)物形成的外聚合物層，所述前驅(qū)物包含可聚合組合物，所述可聚合組合物包含烯烴基團和可濕固化的基團如異氰酸酯基團或硅烷基團。聚合物層的功能包括保護金屬層免受腐蝕。復合材料片材的制備方法包括沉積前驅(qū)物并使其暴露于束輻射和水分兩者，所述束輻射和水分分別促進聚合和在前驅(qū)物不同位點處的固化。即使基材的部分在幾何上屏蔽入射的束輻射，但是異氰酸酯或硅烷官能團易于進行水分促進的偶聯(lián)也促進了前驅(qū)物的基本上完全轉(zhuǎn)化和固化。
【專利說明】具有烯烴涂層的金屬化纖維復合材料片材
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及進行烯烴聚合的方法，并且更具體地涉及具有烯烴涂層的金屬化纖維復合材料片材和制備所述復合材料片材的方法，其使用來自電子束或紫外線源的輻射與暴露于水分的組合以實現(xiàn)烯烴聚合和聚烯烴涂層的交聯(lián)。
【背景技術(shù)】
[0002]許多常用單體的聚合和聚合物交聯(lián)可通過暴露于光子或帶電粒子形式的輻射來引發(fā)。據(jù)信由任一種輻射沉積在單體中的能量致使自由基形成，這繼而可引發(fā)聚合和交聯(lián)。本文所用的術(shù)語“束輻射”統(tǒng)指能夠引發(fā)或換句話講促進單體聚合或任何其它聚合物前驅(qū)物交聯(lián)的任何形式的帶電粒子束或光子照射。
[0003]束輻射廣泛用于工業(yè)實踐中以促進單體聚合或其它聚合物涂料前驅(qū)物的固化。束輻射通常衍生自輻射源，并易于使其本身適用于在線連續(xù)工藝，如指定用于制備包含聚合物涂層的無限長度的薄片材料的那些工藝。例如，此類材料的制備可包括以下步驟:將涂料前驅(qū)物施涂到前進式纖維網(wǎng)上，然后使涂覆的纖維網(wǎng)暴露于合適的輻射源。理想的是，粒子或光子的能量必須足以滲透所需的涂層厚度并沉積足夠的能量以產(chǎn)生自由基。通常，采用高能電子(常常稱為“電子束輻射”)或紫外線(UV)范圍內(nèi)的光子。暴露于合適強度的輻射的相對短的持續(xù)時間一般就足夠了，而不過度增加基材的溫度。能夠產(chǎn)生前述形式中任一種的輻射的源是本領(lǐng)域已知的。
[0004]然而，就其本質(zhì)而言，束輻射僅對引發(fā)排成一線的前驅(qū)物材料的固化有效。也就是說，帶電粒子或光子的束通常從輻射源發(fā)出并沿直線路徑從所述輻射源傳播?？蓛H對于被定位以便攔截定向束的材料引發(fā)固化。盡管原理上電子束可通過靜電或磁力進行偏轉(zhuǎn)，但是實際上可由實際電磁結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的偏轉(zhuǎn)程度是相對有限的?？赏ㄟ^光學結(jié)構(gòu)諸如類似于與可見光一起使用的那些的透鏡、反光鏡和光柵將紫外光引導到一定范圍內(nèi)。然而，紫外光學器件通常比其可見光譜相對應部件更難以構(gòu)造和維持。
[0005]因此，使用這些形式的束輻射來使涂覆簡單的平面基材結(jié)構(gòu)的聚合物前驅(qū)物聚合并固化是簡單的。然而，因為屏蔽的問題，涂覆脫離嚴格平面性的結(jié)構(gòu)的前驅(qū)物的束引發(fā)固化是較不令人滿意的。更具體地，不位于束源同一直線上的基材區(qū)域本質(zhì)上不接收任何輻射，并因此可以認為是被屏蔽的。即使束具有相對高發(fā)散度并可從不是點源或換句話講擴散的源發(fā)射(諸如線或其它延伸的源)，也仍然存在視線的基本限制。因此，在屏蔽區(qū)域中的聚合和交聯(lián)反應不能由束輻射引發(fā)。
[0006]在一些情況下，即使涂層中的小部分前驅(qū)物不能固化也是令人高度不快的。即使以相對較小的量，許多常用于涂層的未固化單體(值得注意的是丙烯酸酯)也已知是具有毒性的，散發(fā)出令人不快的氣味，并賦予表面不可取的粘著性和粉塵拾取。片材表面上發(fā)粘單體的存在使得其難以由供料輥展開材料。因此，導致涂層基本上完全固化以減輕這些不利后果的技術(shù)仍然非常受歡迎。
[0007]就任何非平面制品涂層的基于束的固化而言，原理上均產(chǎn)生屏蔽的問題。解決固化丙烯酸酯涂層中的屏蔽問題的方法已由Studer等人，在Progress in OrganicCoatings(2005) , 53 (2) ,126-133 ；Progress in Organic Coatings(2005)，53(2),134-146，以及 Progress in Organic Coatings (2005)，54 (3)，230-239 中提出。這些公開提出光引發(fā)聚合與用熱引發(fā)自由基聚合進行交聯(lián)的組合，所述組合通過在涂料前驅(qū)物材料中包含光引發(fā)劑如酰基膦氧化物和合適的氧化還原熱引發(fā)劑如硝酸鈰(IV)銨[Ce(NH4)2(NO3)6]兩者而成為可能。認為此類雙固化法對于汽車色漆和透明涂料施涂而言是可行的。就在物體諸如汽車車身或其部分上的涂層而言，其形狀本身致使紫外線照射至少在物體的一部分中是不均勻的，即使不完全被屏蔽。然而，由Studer參考文獻提出的雙固化法需要加熱基材。在一些給出的例子中，指定了約140°C的溫度。許多聚合物基材不能承受此類溫度。雖然一些固化將在較低的溫度下發(fā)生，但是然后交聯(lián)反應的動力學將要求不切實際的長保持時間。因此，就很多基材材料而言，涉及熱固化的方法甚至不是可行的選擇。
[0008]與其中大部分有效面積被表面的固有形貌屏蔽的大致平面但是纖維材料的涂層相關(guān)的屏蔽問題是尤其令人煩惱的。涂料前驅(qū)物材料的施涂，尤其是如果通過氣相法進行，則不可避免地致使一些前驅(qū)物材料沉積在由限定表面層的纖維網(wǎng)絡產(chǎn)生的空隙中。這些空隙在基材的整體表面下方，但是仍然在其緊鄰處。它們能夠容易地與周圍大氣環(huán)境連通。以不同入射角引導束輻射沖擊纖維片材料僅部分地減輕屏蔽，因為表面紋理的固有形貌決定了一些纖維的下側(cè)沒有向外暴露。
[0009]在房屋建筑業(yè)中用作用于包裹墻壁和頂?shù)臐駳饪赏高^片材的平面纖維片材料提供了可產(chǎn)生屏蔽問題的例子，因為這些材料的一些形式包括必須通過交聯(lián)固化的表面聚合物涂層。
[0010]與本申請共同擁有的授予Bletsos等人的美國公布專利申請US2008/0187740(“‘740公布”)公開了通過用至少一個金屬層涂覆濕氣可透過的基材的至少一側(cè)并在與基材相對的金屬層的一側(cè)上涂覆至少一個薄聚合物涂層來形成金屬化濕氣可透過的復合材料片材。所述涂層可使用氣相沉積技術(shù)在一定條件下真空形成，所述條件基本上涂覆基材而不顯著降低其濕氣透過性。認為所述復合材料片材具有高濕氣透過性和良好的熱阻隔性能。復合材料片材還可選擇成提供對液態(tài)水入侵的高阻隔(由高流體靜壓頭揭示)，這是構(gòu)造最終應用如房屋包裹物和頂內(nèi)襯的另一個重要特性。認為此類復合材料片材提供適用于現(xiàn)有或新型構(gòu)造中的薄的強效可透氣熱阻隔層。
[0011]雖然具有這些進步，但是仍然需要具有改善的產(chǎn)品，其中可有效地制備涂覆的纖維材料但是在其整個生命周期中保持其期望的物理和結(jié)構(gòu)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]在一個方面，本發(fā)明提供了復合材料片材，其包含:
[0013]具有第一外表面和相對的第二外表面的基材；和
[0014]在基材的第一外表面上的多層涂層，所述多層涂層包含:
[0015]覆蓋基材的第一外表面的金屬層；以及
[0016]覆蓋金屬層并包括三維網(wǎng)絡的外聚合物層，所述三維網(wǎng)絡包含多個具有結(jié)構(gòu)一A — R— B—的鍵，其中A為可聚合連接至另外烯烴基團的烯烴基團，B為交聯(lián)至另外硅烷或異氰酸酯基團的硅烷或異氰酸酯基團，并且R為二價基團，所述二價基團包含C1-C20亞烷基或芳基中的至少一個，其各自任選地被選自0、Ν、Ρ和S的成員取代，并且其中所述亞烷基可以為直鏈的、支化的或環(huán)狀的。
[0017]另一方面提供了復合材料片材，其包含:
[0018]具有第一外表面和相對的第二外表面的基材；和
[0019]在基材的第一外表面上的多層涂層，所述多層涂層包含:
[0020]覆蓋基材的第一外表面的金屬層；和
[0021]覆蓋金屬層并通過固化前驅(qū)物而形成的外聚合物涂層，所述前驅(qū)物包含雙官能組合物，所述雙官能組合物包含烯烴基團和可濕固化的基團。
[0022]另外，提供了用于制造復合材料片材的方法，其包括:
[0023]提供具有第一外表面和相對的第二外表面的基材；
[0024]將所述基材的第一外表面金屬化以在其上形成金屬層；
[0025]在所述金屬層上沉積外聚合物涂層的前驅(qū)物以形成前驅(qū)物膜，所述前驅(qū)物包含雙官能組合物，所述雙官能組合物包含烯烴基團和可濕固化的基團；以及
[0026]處理所述前驅(qū)物以形成外聚合物涂層，所述處理包括:
[0027]在前驅(qū)物中產(chǎn)生自由基以引發(fā)其至少一部分的聚合；以及
[0028]使前驅(qū)物膜暴露于水蒸氣。
[0029]通常，用于前驅(qū)物中的烯烴基團是可自由基聚合的并且可濕固化的基團為硅烷或異氰酸酯基團。在各種實施例中，產(chǎn)生自由基通過暴露于束輻射或等離子體放電中的至少一種來完成。
[0030]另一個方面提供了制造復合材料片材的方法，其包括:
[0031]提供具有第一外表面和相對的第二外表面的基材；
[0032]將所述基材的第一外表面金屬化以在其上形成金屬層；
[0033]在所述金屬層上沉積外聚合物涂層的前驅(qū)物以形成前驅(qū)物膜，所述前驅(qū)物能夠固化以形成三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，所述三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)包含多個具有結(jié)構(gòu)一A — R— B—的鍵，其中A為可聚合連接至另外烯烴基團的烯烴基團，B為交聯(lián)至另外硅烷或異氰酸酯基團的硅烷或異氰酸酯基團，并且R為二價基團，所述二價基團包含C1-C20亞烷基或芳基中的至少一個，其各自任選地被選自0、Ν、Ρ和S的成員取代，并且其中所述亞烷基可以為直鏈的、支化的或環(huán)狀的；以及
[0034]處理所述前驅(qū)物以形成外聚合物涂層，所述處理包括:
[0035]在所述前驅(qū)物中產(chǎn)生自由基以引發(fā)其至少一部分的聚合；以及
[0036]使所述前驅(qū)物膜暴露于水蒸氣。
[0037]其它方面提供了包含前述復合材料片材的墻壁系統(tǒng)和頂系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]當參考本發(fā)明的以下【具體實施方式】和附圖時，本發(fā)明將被更充分理解，并且其它優(yōu)點將變得顯而易見，其中:
[0039]圖1是用于涂覆基材材料的現(xiàn)有技術(shù)設備的示意圖；
[0040]圖2A-2D是現(xiàn)有技術(shù)叢絲基材材料處于正在形成多層涂層的連續(xù)階段時的示意性剖面圖；
[0041]圖3A-3H示出可用于本發(fā)明片材和方法的代表性聚合物前驅(qū)物；
[0042]圖4和5是示出交聯(lián)雙官能單體的不同方面的反應的示意圖；
[0043]圖6是示出單體與表面金屬原子共價鍵合的反應的示意圖；
[0044]圖7是其中將本發(fā)明的復合材料片材用作房屋包裹物的墻壁系統(tǒng)的透視示意圖；
[0045]圖8A-8C是包括本發(fā)明復合材料片材的框架房屋建筑中頂系統(tǒng)的剖面示意圖，并且圖8是示出將復合材料片材安裝在建筑物閣樓的樓板擱柵上的剖面示意圖；并且
[0046]圖9是在等離子體放電的存在下，用于將涂層沉積在移動的纖維網(wǎng)基材上的設備的示意圖。
【具體實施方式】
[0047]如本文所用，術(shù)語“非織造片材”是指單獨股線(例如纖維、長絲或細線)的結(jié)構(gòu)，所述股線以無規(guī)方式定位以形成不含可確認圖案的平面材料，其與針織或者編織的織物形成對比。非織造片材的示例性形式包括通常被稱為非織造織物、非織造纖維網(wǎng)和非織造層的材料。術(shù)語“纖維”用于本文以包括短纖維以及連續(xù)長絲。非織造片材的例子包括熔噴纖維網(wǎng)、紡粘非織造纖維網(wǎng)、閃蒸紡絲纖維網(wǎng)、包括粗梳纖維網(wǎng)和氣流法纖維網(wǎng)的短紗基纖維網(wǎng)、射流噴網(wǎng)、以及包括一種以上的非織造纖維網(wǎng)的復合材料片材。
[0048]術(shù)語“織造片材”用于本文是指通過編織交叉的經(jīng)線和緯線圖案形成的片結(jié)構(gòu)。
[0049]術(shù)語“織物”用于本文是指織造和非織造制品，其包括形成薄的大體為平面且柔性的結(jié)構(gòu)的互連纖維、長絲、或細線的網(wǎng)絡。
[0050]術(shù)語“紡粘纖維”用于本文是指通過將熔融熱塑性聚合物材料由噴絲頭的多個細小的、通常為圓形的毛細管擠出為纖維而被熔紡的纖維，隨后通過拉伸并隨后淬滅纖維而迅速減小擠出纖維的直徑。
[0051]術(shù)語“熔噴纖維”用于本文是指通過熔噴而被熔紡的纖維，所述熔噴包括通過多個毛細管將可熔融加工的聚合物作為熔融流擠出到高速氣體(例如空氣)流中。
[0052]術(shù)語“紡粘-熔噴-紡粘非織造片材”(“SMS” )用于本文是指包括夾在兩紡粘層之間并與之粘結(jié)的熔噴纖維網(wǎng)的多層復合材料片材?？蓪⒏郊拥募徴硨雍?或熔噴層摻入在復合材料片材中，例如紡粘-熔噴-熔噴-紡粘纖維網(wǎng)(“SMMS”)等。
[0053]術(shù)語“叢絲”用于本文以表征多個細的、帶狀、無規(guī)長度薄膜-原纖元件的三維整體網(wǎng)絡或纖維網(wǎng)，并且具有小于約4 μ m的平均薄膜厚度以及小于約25 μ m的中值原纖寬度。在叢絲結(jié)構(gòu)中，膜-原纖元件一般與該結(jié)構(gòu)的縱向軸線共延對齊，并且它們以不規(guī)則的間隔在該結(jié)構(gòu)的遍及長度、寬度和厚度的多個位置中間歇聯(lián)合和分離以形成連續(xù)的三維網(wǎng)絡。叢絲膜-原纖元件的非織造纖維網(wǎng)在本文稱作“閃紡叢絲片”。
[0054]如本文所用，術(shù)語“帶材”是指平坦的股線，例如由膜狹條形成的平坦的股線。
[0055]如本文所用，術(shù)語“金屬”包括金屬合金以及單獨的金屬。
[0056]術(shù)語“墻壁系統(tǒng)”用于本文是指房屋建筑中的墻壁。墻壁系統(tǒng)通常包括內(nèi)襯和外皮層，以及內(nèi)襯與外皮層中間的其它墻壁元件。中間元件可以包括支撐框架元件如垂直的木制或金屬釘、至少一個空氣空間、絕緣材料、一個或多個任選的防潮層、和濕氣可透過的片材如本文提供的復合材料片材。[0057]術(shù)語“頂系統(tǒng)”用于本文是指房屋建筑中的頂。頂系統(tǒng)通常包括支撐頂框架元件如傾斜的木椽、外部頂材料、以及其它頂元件。頂系統(tǒng)可分成暖頂系統(tǒng)和冷頂系統(tǒng)。在冷頂系統(tǒng)中，其它頂元件可包括至少一個任選的防潮層、至少一個空氣空間(其可以為閣樓空氣空間)、在支撐頂框架元件和外部頂材料中間的元件如板條或固體包板、濕氣可透過的片材如本發(fā)明復合材料片材、以及安裝在閣樓空間的地板平面處且高于內(nèi)天花板平面的絕緣材料。在暖頂系統(tǒng)中，除了對冷頂系統(tǒng)所列的那些之外，其它頂元件還可包括閣樓天花板和高于閣樓天花板(而不是在閣樓空間的樓板平面處)安裝的絕緣材料。取決于具體的頂元件，其它頂元件可位于支撐頂框架元件和外部頂材料中間或附接到支撐頂框架元件面向閣樓空間的那一側(cè)，或安裝在相鄰的頂框架元件之間等。
[0058]本發(fā)明的一個方面提供了金屬化復合材料片材，其中基材覆蓋有金屬層和外保護性聚合物涂層。在一個實施例中，以基本上保留基材滲透性的方式將金屬化和聚合物層施涂到水分可滲透基材的表面上?；目梢詾槠渲幸粋?cè)或兩側(cè)包含多孔外表面如纖維表面或多孔膜的片材層。在一個實施例中，使用物理氣相沉積技術(shù)如蒸發(fā)形成聚合物和金屬層。通常，聚合物材料衍生自單體前驅(qū)物，所述單體前驅(qū)物首先以蒸氣形式沉積，隨后聚合并固化以形成最終材料。這些技術(shù)將前驅(qū)物材料沉積在基材的暴露的向外的表面上，但是此外，一定量的材料還通常滲透在表面結(jié)構(gòu)內(nèi)，并且透過外表面并沉積到限定空隙或孔(例如，由纖維的互連網(wǎng)絡形成)的內(nèi)表面上。
[0059]在一個實施例中，控制沉積方法和材料使得孔和空隙不顯著橋聯(lián)、覆蓋或填充，使得復合結(jié)構(gòu)保持期望的濕氣透過性水平。例如，在形成全涂層并完全處理之后，可保留未涂覆基材的滲透率的至少80%。在一些實施例中，保留未涂覆滲透率的至少90%、或95%、或98%。還可控制被遞送的涂層材料使得基材內(nèi)部結(jié)構(gòu)中纖維的表面保持基本上未涂覆。就一些最終應用而言，可能不需要高水分滲透性，使得一些具體實施不需要涂覆之后的高滲透性的特征保留，并因此可能允許較厚的涂層。
[0060]在其它具體實施中，聚合物前驅(qū)物通過允許施涂具有所需厚度的足夠均勻涂層的任何方法來施涂。非限制地，此類方法可采用刷、墊、滾筒、噴涂或霧涂、浸涂、或澆涂、輥涂或幕涂等。還可使用某些印刷方法，包括但不限于柔性版印刷。在這些具體實施中的一些中，在此類沉積后基本上維持基材的蒸氣滲透性。
[0061]本發(fā)明的金屬化片材有利地用于包括墻壁系統(tǒng)和頂系統(tǒng)的應用中。在可用于這些情況的實施例中，片材的水分滲透性允許水蒸氣逸出，所述水蒸氣否則將被捕獲在墻壁或頂腔體中。此類水蒸氣可以多種方式產(chǎn)生，包括正常家庭活動諸如洗澡、淋浴和烹飪，或來自建筑物居住者作為新陳代謝產(chǎn)物的蒸發(fā)的汗液或呼氣。在建筑物腔體中冷凝的水蒸氣，尤其是在寒冷的季節(jié)，可致使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的腐朽或其它損壞。另一方面，本發(fā)明片材的滲透性通常不足以高至允許大量空氣或水滲透。
[0062]正面金屬化有利地賦予基礎(chǔ)片材料絕緣價值。在墻壁或頂表面摻入金屬化材料改善了建筑物的能量效率，所述改善例如通過致使在炎熱的夏季反射入射的太陽能輻射以及在寒冷的冬季減少由結(jié)構(gòu)輻射的熱量。就這兩種功能而言，金屬化層的效果可通過其比輻射率來量化，所述比輻射率是由表面輻射的每單位面積能量與由絕對黑體在相同溫度下輻射的單位面積能量的比率。因此，黑體具有的比輻射率為一，并且理想反射體具有的比輻射率為零。比輻射率越低，適用于兩個季節(jié)的隔熱性能越好，即，在夏季改善入射輻射的反射并在冬季減少熱輻射的發(fā)射。然而，已發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有產(chǎn)品中金屬化層的效果受到劣化，如反映在據(jù)信是由金屬表面的腐蝕形成的增加的比輻射率方面。
[0063]如上所述，‘740公布提供了制造叢絲片材的方法，有機和金屬層在真空下涂覆于其上。該方法可使用示意性地示出在本專利申請圖1中10處的設備來實現(xiàn)，其是‘740公布的圖1的再現(xiàn)。
[0064]設備10包括真空室12，其連接至真空泵14，允許將所述室抽真空至所需的壓力。濕氣可透過的叢絲片20由退繞輥18供應至冷卻的轉(zhuǎn)鼓16上，所述轉(zhuǎn)鼓經(jīng)由導向輥24以箭頭“A”所示的方向旋轉(zhuǎn)。片材形成基材，所述基材通過多個沉積操作臺，此后通過導向輥26將其從轉(zhuǎn)鼓的表面取下并作為涂覆的復合材料片材由卷取輥22獲取。可將鼓16冷卻至認為被選成有利于指定的具體前驅(qū)物冷凝以形成有機涂層的溫度。由‘740公布所述的真空相容的單體、低聚物、低分子量聚合物以及它們的組合適于制備有機涂層。在從輥18退繞之后，基材穿過任選的等離子處理單元36，其中使片材的表面暴露于由低頻RF、高頻RF、DC或AC激發(fā)的等離子體放電。
[0065]根據(jù)‘740公開，可在沉積金屬層之前在基材上形成中間有機層，例如通過將有機前驅(qū)物從蒸發(fā)器28沉積在基材上，可通過超聲噴霧器42從貯存器40向所述蒸發(fā)器供應液體前驅(qū)物。認為借助于加熱器，液體瞬時氣化，即，閃蒸，以便使沉積在基材上之前的熱聚合或降解的機會最小化。
[0066]蒸發(fā)的前驅(qū)物在基材片材的表面上冷凝并形成液膜層，認為所述液膜層在冷凝到片材上之后，使用輻射固化裝置30迅速固化。認為合適的輻射固化裝置包括電子束和紫外線輻射源，其通過引起冷凝層的聚合或交聯(lián)使單體或其它前驅(qū)物膜層固化。如果使用電子束槍，則電子的能量應足以使涂層在其整個厚度范圍內(nèi)聚合。就在室溫下固化的低聚物或低分子量聚合物而言，認為可能不需要固化?！?40公布認為可用的單體包括由美國專利6，083，628和國際專利公布W098/18852公開的丙烯酸酯。
[0067]沉積中間有機層之后，使‘740方法中涂覆的基材通過金屬化體系32，其中金屬層沉積在有機層上。當使用電阻性金屬蒸發(fā)體系時，金屬化體統(tǒng)連續(xù)地設有來自線材進料44的金屬源。
[0068]在金屬化步驟之后，使用蒸發(fā)器128、前驅(qū)物貯存器140、超聲噴霧器142和輻射固化裝置130，以如上所述用于中間聚合物層的類似方法來沉積外有機涂層。
[0069]認為涂層的厚度受閃蒸器的線速度和蒸氣通量控制。隨著膜厚度增加，必須調(diào)節(jié)電子束的能量以便電子穿透涂層并實現(xiàn)有效聚合。
[0070]然而，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由‘740公布提供的前述方法的實際應用受到其有效制備獲得所有期望的功能特性的復合涂層片材產(chǎn)品的能力的限制。理想的是，產(chǎn)品在涂敷處理之后基本上保留其所有孔隙率，并且它的金屬化層保持高反射性，從而保持無限期的絕緣性。此外，期望很少或不留有未聚合的有機涂層。
[0071]具體地，由‘740公布提供的片材例示了使用束輻射以實現(xiàn)使沉積在纖維基材上的聚合物層固化的難度，因為由此類基材的三維形貌特征固有地導致屏蔽問題。
[0072]已知鋁(常用于金屬化的金屬)的不經(jīng)充分保護的表面層可能經(jīng)歷與環(huán)境水分的持續(xù)反應，形成可幾乎立即形成的原生氧化物之外的氧化物或氫氧化物。此類反應通常導致不可取的反射率降低和比輻射率增大。較厚的聚合物層將更好地保護鋁，但是將加劇不完全固化的問題和涂覆片材的滲透性減小的可能性，因為開放網(wǎng)絡中更多的孔將趨于變成被填充的。已發(fā)現(xiàn)可減輕孔隙率減少的技術(shù)容易使涂層的均勻性下降，使得實際上將不完全實現(xiàn)金屬層的預期保護性有益效果。在一些情況下，已發(fā)現(xiàn)必須施涂常規(guī)的涂層并使其在多個層中固化以提供對金屬化給予充分保護的最終厚度，同時甚至獲得最低容忍程度的固化級分。
[0073]現(xiàn) 有技術(shù)制備方法(如圖1所述)所遇到的困難可參考圖2A-2D可視化，其示意性地示出使用此方法在其制備的各個階段中的產(chǎn)品。通過涂覆薄鋁層52將叢絲基材如常規(guī)的--ν?._:Κκ片材50(圖2A)在真空中金屬化，所述薄鋁層通過從堆積鋁源(圖2Β)中蒸發(fā)提供。然后將合適的前驅(qū)物如丙烯酸酯單體蒸發(fā)并沉積到鋁金屬化片材上作為涂層54，所述涂層可以為約0.5至I μ m厚。
[0074]如圖2C中示意性地指出，[YVIlKii片材的叢絲性質(zhì)的打開的三維多孔結(jié)構(gòu)特征包括空隙56，其中不可避免地滲透入沉積前驅(qū)物中的一些。
[0075]然后將沉積前驅(qū)物固化以向TYVEK?片材的鋁化層提供所需的保護性表面涂層。在一些具體實施中，使用電子束固化是指使聚合物前驅(qū)物暴露于引發(fā)單體聚合和涂層的聚合物交聯(lián)的電子束輻射以形成外保護性聚合物涂層(表面層)58 (圖2D)。通過控制鋁和前驅(qū)物沉積的工藝參數(shù)，通?？删S持裸TYVEiCs^M 50的孔隙率，這是指沉積后片材的孔隙率通常為起始片材孔隙率的至少約80%。通過對比，一些前述涂層，如通過柔性版印刷方法以液體形式沉積的聚氨酯涂層使?jié)B透性減少了 50%或更多。
[0076]然而，已發(fā)現(xiàn)前述方法通常導致丙烯酸酯單體等常規(guī)用于形成保護性聚合物涂層58的前驅(qū)物的不完全固化。雖然通過本發(fā)明方法固化的涂層58的級分可以是大量的，但是可能甚至包含大量沉積的前驅(qū)物，發(fā)現(xiàn)實際上一些可測量部分仍然未固化。如圖2D中顯而易見，未固化部分可包含表面58內(nèi)的區(qū)域60，但是更重要的是還包含幾何形狀上屏蔽入射電子束的空隙56內(nèi)的區(qū)域62。存在即使適量未轉(zhuǎn)化的丙烯酸酯單體也是不可取的。
[0077]前述方法的障礙通過使用特定聚合物前驅(qū)物材料和根據(jù)本發(fā)明提供的改善的固化方法兩者來解決。如本文所用，術(shù)語“前驅(qū)物”應理解成是指適于制備本發(fā)明復合材料片材材料的聚合物涂層的物質(zhì)。此類物質(zhì)包括單體、低聚物或低分子量(MW)聚合物、以及它們的組合。前驅(qū)物可包含一種或多種化學組分。在一個實施例中，前驅(qū)物材料是真空相容的但具有足夠高的蒸氣壓以在蒸發(fā)器中迅速蒸發(fā)而不經(jīng)歷熱降解或聚合反應，并且同時不具有過高的蒸氣壓以至于破壞整個真空系統(tǒng)。蒸發(fā)的容易性取決于以下因素，所述因素包括分子量以及單體、低聚物或聚合物之間的分子間力，連同涂層室中的環(huán)境壓力。已發(fā)現(xiàn)可用于本發(fā)明的真空相容單體、低聚物及低分子量聚合物可具有至多大約1200的重均分子量。
[0078]在一個實施例中，前述固化過程通過使沉積前驅(qū)物暴露于束輻射與暴露于水分源的組合來增強。如果前驅(qū)物層包含具有使其適于自由基和水分引發(fā)的聚合或交聯(lián)的官能團的可聚合組合物，則此類雙模式固化方法是尤其有效的。在本說明書和附加的權(quán)利要求書中，術(shù)語“雙官能組合物”應理解成是指提供可作為前驅(qū)物組合物的部分或全部摻入的這兩種官能團的物質(zhì)。目前據(jù)信，自由基官能團使得束輻射通過自由基機制引起固化，然而作為另外一種選擇水分敏感性官能團有利于固化通過暴露于水蒸氣而驅(qū)動。后一前驅(qū)物的官能團允許固化即使是在纖維或不規(guī)則形狀的基材的屏蔽區(qū)域中也能發(fā)生，所述屏蔽區(qū)域換句話說將難以或不可能暴露于束輻射。任選地，所述前驅(qū)物還包括光引發(fā)劑，如果使用紫外線輻射引發(fā)固化，則所述光引發(fā)劑是尤其有益的。一種此類光引發(fā)劑為2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙麗，其作為 DAR0CUR1173 由 Ciba Specialty Chemicals Inc.(Basel,Switzerland)市售,但是也可使用本領(lǐng)域已知的其它光引發(fā)劑。
[0079]暴露于束福射和水分可冋時完成或獨立地完成。在個實施例中，束福射足以致使前驅(qū)物的主要級分固化，同時后續(xù)的水分暴露促進至少大部分殘余的未固化前驅(qū)物，尤其是位于屏蔽束輻射的纖維空隙部分內(nèi)的級分固化。
[0080]在各種實施例中，復合材料片材的外聚合物層包含三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，所述三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)包含多個具有結(jié)構(gòu)一A — R— B—的鍵，其中A為可聚合連接至另外烯烴基團的烯烴基團，B為交聯(lián)至另外硅烷或異氰酸酯基團的硅烷或異氰酸酯基團，并且R為二價基團，所述二價基團包含C1-C20亞烷基或芳基中的至少一個，其各自任選地被選自0、Ν、Ρ和S的成員取代，并且其中所述亞烷基可以為直鏈的、支化的或環(huán)狀的。硅烷或異氰酸酯基團與其它硅烷或異氰酸酯基團的交聯(lián)通常由與水的反應引起。任何提供具有前述結(jié)構(gòu)的外聚合物層的技術(shù)均可用于制造本發(fā)明復合材料片材。
[0081]在各種實施例中，前驅(qū)物包含可聚合組合物，所述可聚合組合物包括可自由基聚合的烯烴基團和可濕固化的異氰酸酯基團或可濕固化的硅烷基團中的至少一種。相應的烯烴和異氰酸酯或硅烷基團提供具有允許通過不同機制聚合和固化的雙官能團的可聚合組合物。上文討論的一A — R— B—結(jié)構(gòu)可例如通過使包含該類型的雙官能組合物的前驅(qū)物固化來形成。雙官能組合物優(yōu)選為此類型的單體、二聚物、或三聚物。當然，提供可濕固化性的其它基團可代替前述硅烷或異氰酸酯基團。
[0082]具有可自由基聚合的烯烴基團和可濕固化的異氰酸酯基團的雙官能單體的代表性例子包括但不限于，可商購獲得的甲基丙烯酸2-異氰基乙酯、異氰酸甲基丙烯酰酯、異氰酸烯丙酯、以及通過使羥基官能烯烴例如(甲基)丙烯酸羥乙酯與多異氰酸酯例如二異氰酸酯(六亞甲基二異氰酸酯、異佛樂酮二異氰酸酯)反應而獲得的單體。據(jù)信異氰酸酯基團與水分的相互作用致使異氰酸酯轉(zhuǎn)化成胺，然后所述胺與另外異氰酸酯交聯(lián)以形成脲交聯(lián)。
[0083]具有可自由基聚合的烯烴基團和可濕固化的硅烷基團的雙官能單體的代表性例子包括但不限于:(i)(甲基)丙烯酰氧基烷基硅烷，(?)乙烯基硅烷、烯丙基硅烷或更高級鏈烯基硅烷，以及(iii)通過使羥基官能烯烴與異氰基烷基硅烷(例如(甲基)丙烯酸羥乙基酯與異氰基丙基三烷氧基硅烷)反應獲得的單體，其中單體中的每一個包含可濕固化的硅烷基，所述硅烷基為下列之一:單官能烷氧基硅烷、雙官能烷氧基硅烷或三官能烷氧基硅烷、苯氧基硅烷、酰氧基(乙酰氧基)硅烷、氨基硅烷、鹵代硅烷、酰氨基硅烷、咪唑硅烷、氨基甲酸酯硅烷、酮亞胺硅烷或+Pll唑烷酮硅烷。特別有用的例子包括但不限于(甲基)丙稀酸氧基烷基二烷氧基硅烷、(甲基)丙稀酸氧基烷基二烷氧基硅烷、以及(甲基)丙稀酸氧基烷基一烷氧基硅烷，例如(甲基)丙稀酸氧基丙基二甲氧基硅烷、(甲基)丙稀酸氧基丙基三乙氧基硅烷、(甲基)丙烯酰氧基丙基三丙氧基硅烷、和(甲基)丙烯酰氧基丙基三丁氧基硅烷。還可使用前述硅烷中任一種的二聚物、三聚物、或更高級低聚物。
[0084]前述材料中的一些在結(jié)構(gòu)上示于圖3中，包括丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(APTMS，圖3A)、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS，圖3B)、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷(MPTES，圖3C)、甲基丙烯酰氧基丙基三異丙氧基硅烷(MPTiPS，圖3D)、丙烯酰氧基丙基二乙氧基娃燒(圖3E)、甲基丙稀酸氧基十一燒基二乙氧基娃燒(圖3F)、丙稀酸氧基十一烷基三乙氧基硅烷(圖3G)、以及前述物質(zhì)的低分子量低聚物，如(I, 1，3，3_四甲氧基二硅氧烷-1，3-二基)雙(丙烷_3，1-二基)二丙烯酸酯(圖3H)，前述有機硅氧烷的其它二聚物、三聚物和更高級低聚物也是有用的。據(jù)信水分與前述材料的硅烷基的相互作用引起硅氧烷交聯(lián)的形成，如代表性地示于圖4中。
[0085]具有提供所需雙官能團的可自由基聚合的烯烴和可濕固化的基團的其它單體或低級低聚物也可用于本發(fā)明方法和由此產(chǎn)生的涂覆的片材。在一個實施例中，前驅(qū)物中基本上所有的可聚合材料均可由此類雙官能材料提供。作為另外一種選擇，前驅(qū)物可包括一種或多種附加的可聚合或可固化組分，包括但不限于丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、硅烷和異氰酸酯組合物。在各種實施例中，涂層可使用包含約0.1重量％至約75重量％的雙官能組合物與其它可聚合或可固化組分的組合的前驅(qū)物來制備。
[0086]在本公開的一些實施例中，涂覆的片材使用提供各種有益效果的雙官能前驅(qū)物來制造。取決于特別是被涂覆的基材、所包含的雙官能前驅(qū)物量、以及實現(xiàn)固化的方式，這些有益效果可包括但不限于增強以下性能中的任一種或多種:粘附性、阻隔性能、交聯(lián)密度、以及轉(zhuǎn)化分數(shù)。例如，使用包含低至約0.1至I重量％的雙官能組合物的前驅(qū)物制備的涂層可示出改善的粘附性。交聯(lián)密度的改善，其從而改善阻隔性能，通常需要一定程度地更多的雙官能組合物，例如至少約5重量％、至少約10重量％、或至少約20重量％的雙官能組合物，然而據(jù)信轉(zhuǎn)化分數(shù)的顯著改善要求至少約30重量％、至少約50重量％或至少約75重量％的雙官能組合物。
[0087]適于與本發(fā)明前驅(qū)物中的前述雙官能組合物混合的材料可包括但不限于各種共聚單體，諸如可自由基固化的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。它們可包括但不限于丙烯酸多元醇酯、酸性丙烯酸酯、氨基丙烯酸酯和丙烯酸醚酯、以及具有其它官能團的丙烯酸酯，所述其它官能團包括羥基、羧基或磺酸官能團。還可用于一些實施例的是脂族、脂環(huán)族和芳族低聚物或聚合物或氟化丙烯酸酯低聚物或聚合物。合適的前驅(qū)物成分包括由授予Shaw等人的公布的專利申請US2004/0241454、授予Bletsos等人的US2006/0078700、以及授予Bletsos等人的US2006/0040091所公開的材料，所有專利文獻全文均以引用方式并入本文。
[0088]實施例，尤其是前驅(qū)物使用閃蒸施涂的那些，可包括適量的二丙烯酸酯和/或三丙烯酸酯以促進交聯(lián)。為了獲得期望的蒸發(fā)和冷凝特性以及粘附性，并在聚合期間控制沉積膜的收縮，可使用適合的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的共混物。理想的是，用于閃蒸工藝的分子具有足夠的熱穩(wěn)定性，所以在將它們沉積在基材上之前，可使其蒸發(fā)而不分解且不聚合，但是然后在暴露于束輻射時可容易地交聯(lián)。三丙烯酸酯趨于是反應性的并可在蒸發(fā)溫度下聚合。增加前驅(qū)物的平均分子量通常需要更高的蒸發(fā)溫度，但是有利于在未冷凍的基材上冷凝。此外，通常發(fā)現(xiàn)通過使用具有比反應性基團更高分子量的材料減少了固化時的收縮。有利地配制使用多組分前驅(qū)物的實施例使得成分具有相容的蒸發(fā)和冷凝特性以確保前驅(qū)物能夠沉積和冷凝而不具有可測量的分餾。
[0089]在一個實施例中，就待真空蒸發(fā)沉積的材料而言，用于前驅(qū)物的單體的平均分子量(MW)可以在200至1200的范圍內(nèi)。發(fā)現(xiàn)使用此類范圍平衡了以下期望的特性:前驅(qū)物在適當溫度下蒸發(fā)、前驅(qū)物在未冷凍的基材上冷凝、以及不造成基材過度變形的可接受的收縮。然而，用于本發(fā)明復合材料片材的前驅(qū)物可包括具有任何與沉積期望組合物的均勻涂層相容的分子量的成分。一些具有較高分子量的氟化單體因為它們略低的反應性也可以被使用，因為它們的揮發(fā)性等同于那些較低分子量非氟化的丙烯酸酯。
[0090]一般來講，期望用于本發(fā)明前驅(qū)物的至少大部分的丙烯酸酯單體為多官能丙烯酸酯，以改善單體轉(zhuǎn)化率和交聯(lián)。優(yōu)選地，丙烯酸酯包含至少70%多官能丙烯酸酯如二丙烯酸酯或三丙烯酸酯。
[0091]在各種實施例中，組合物中可包含多種單丙烯酸酯、二丙烯酸酯、三丙烯酸酯和四丙烯酸酯中的任一種。在一個實施例中，前驅(qū)物包含己二醇二丙烯酸酯(HDDA，MW為約226)和/或三丙二醇二丙烯酸酯(TRPGDA，MW為約300)。其它丙烯酸酯有時可組合使用，諸如:單丙烯酸酯，丙烯酸月桂酯(MW240)或由Radcure of Atlanta, Ga.制成的環(huán)氧丙烯酸酯RDX80095 ;二丙烯酸酯，二乙二醇二丙烯酸酯(MW214)、新戊二醇二丙烯酸酯(MW212)、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯(MW328)、聚乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯(MW302)和雙酚A環(huán)氧二丙烯酸酯；以及三丙烯酸酯，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(MW296)、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(MW428)、丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(Mw470)以及季戊四醇三丙烯酸酯(MW298)。單甲基丙烯酸酯和二甲基丙烯酸酯(三乙二醇二甲基丙烯酸酯(MW286)和1，6_己二醇二甲基丙烯酸酯(MW254))也可以是可用的，但是可能固化太慢而不可用于一些高速涂覆操作。
[0092]發(fā)現(xiàn)丙烯酸酯涂層和基材片材之間的成膜特性和粘附性可通過使用包含一定量高分子量組分的前驅(qū)物來增強。在實施過程中，非常高分子量低聚物通常與低分子量單體混合。低聚物通常具有大于1000的分子量，并且常常大至10，000或甚至更大。單體用作稀釋劑以降低涂層粘度，并提供增加的連接基團數(shù)以提高所得涂層的固化速度、硬度和耐溶劑性。通常發(fā)現(xiàn)通過蒸發(fā)直接施涂這些高分子量物質(zhì)不可行。然而，通過將高分子量成分和低分子量成分混合，能夠獲得令人滿意且有效的閃蒸、冷凝和固化。
[0093]當使用高分子量丙烯酸酯和低分子量丙烯酸酯的共混物時，優(yōu)選共混物的重均分子量在200至1200的范圍內(nèi)。已發(fā)現(xiàn)此類前驅(qū)物提供霧化和蒸發(fā)、冷凝和收縮特性之間所期望的平衡。
[0094]在某些實施例中，將前驅(qū)物配制成在25°C下具有在約0.1至IOOPa范圍內(nèi)的蒸氣壓。蒸氣壓太低要求能夠蒸發(fā)足夠的材料從而以適當?shù)耐扛菜俣仍谄幕纳闲纬赏繉拥臒o法接受的高操作溫度。高溫可繼而導致單體的熱分解或過早聚合。如果蒸氣壓太高，則就實用且有效的涂覆操作而言，單體在基材上形成膜的冷凝和轉(zhuǎn)換效率可能太低，除非基材的表面被冷卻。
[0095]可在前驅(qū)物中包含少量其它物質(zhì)以有利于沉積和加工。非限制地，這些物質(zhì)包括活化劑、敏化劑、光引發(fā)劑等。還可包括染料、顏料、填料、紫外穩(wěn)定劑以及抗氧化劑等材料。
[0096]用于本發(fā)明方法的實施例中的固化必須承受暴露于束輻射和水分兩者，這可同時或順序完成。束輻射可包含從本領(lǐng)域已知的合適的源發(fā)射并被引導沖擊聚合物前驅(qū)物的帶電粒子或光子。在各種可能的實施例中，束輻射可由高能電子或紫外線光子提供。
[0097]用于本發(fā)明方法的丙烯酸酯硅烷單體的聚合和交聯(lián)的可能反應路徑由圖4和5示意性地示出，其示出示例性丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷單體200的聚合的兩個方面。圖4示出已在其丙烯酸酯官能端基處共聚的兩個單體分子的相應硅烷官能端基202與其它丙烯酸酯204的交聯(lián)。水分子的存在允許從分子的各相應硅原子置換甲氧基，并形成反應性硅醇基，然后與另外甲氧基硅烷或硅醇基縮合，導致通過居間氧連接相應硅的共價鍵從而形成硅氧烷鍵，其中兩個甲醇分子作為反應產(chǎn)物。在其它端基204處，通過照射引發(fā)的丙烯酸酯雙鍵的反應允許經(jīng)由自由基聚合機制與其它丙烯酸酯單體鍵合。
[0098]圖5示出固化的相關(guān)方面，其中單體分子的硅烷端基通過相同機制交聯(lián)，但是未聚合單體之一保留可用于后續(xù)交聯(lián)的未反應丙烯酸酯官能端基206。
[0099]在一些實施例中，據(jù)信由涂層材料提供的保護通過涂層材料和表面金屬之間的物理和化學相互作用來進一步增強。例如，據(jù)信可在硅烷和表面鋁原子之間形成共價鍵，如由圖6中的反應示意性地指示，其中鍵合到鋁原子的表面羥基被除去并通過取代甲氧基的居間氧原子被硅烷原子與鋁之間的共價鍵取代，并且形成游離的甲醇分子。作為另外一種選擇，中間體硅醇基可與鋁或氧化鋁直接反應。據(jù)信硅烷-鋁鍵足夠堅韌以通過防止后續(xù)氧化來保護鋁表面?？赏ㄟ^束輻射引發(fā)的相同硅烷單體在其它端基處的自由基聚合，也示出在圖6中。
[0100]在本發(fā)明的另外的方面，已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)保護金屬化層所需的聚合物涂層的厚度可通過摻入本發(fā)明硅烷單體來減小。例如，甚至在低得多的厚度下，由甚至適量硅烷單體取代常規(guī)丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體的前驅(qū)物形成的聚合物層也提供能夠與之相比的對金屬化的保護水平。據(jù)信該減小由上文所述的鋁-硅鍵的功效產(chǎn)生。減小涂層厚度具有改善單體轉(zhuǎn)化率和由初始束輻射引發(fā)的固化的程度的協(xié)同效應，所述初始束輻射能夠更容易地穿透整個涂層厚度。較小的涂層厚度也改善了生產(chǎn)效率并減少了必須使用的涂層材料量和在涂層沉積期間在前驅(qū)物載體中釋放的揮發(fā)性有機材料量。
[0101]為了生產(chǎn)效率，本發(fā)明固化方法可以在線連續(xù)方法進行，其中纖維基材材料以不定長度的纖維網(wǎng)形式提供，所述纖維網(wǎng)先后前進過其中片材經(jīng)第一等離子處理的操作臺，并且然后先后沉積鋁金屬化層和聚合物前驅(qū)物層，其中片材最終輸送通過電子束區(qū)。在施涂聚合物前驅(qū)物層之后，任選地等離子處理金屬化層，例如以誘導原生自保護氧化物膜在鋁金屬化上形成。使片材隨后暴露于水蒸氣，其中所述片材的涂層通過電子束部分固化。在一些具體實施中，所需的步驟中的一個或多個可以獨立分批操作來完成。例如，在再次等離子處理和聚合物涂覆之前，可使得金屬化片材冷卻。
[0102]在另一個實施例中，涂覆的片材位于含有水分的室中并以纖維網(wǎng)形式前進，同時用束輻射照射，從而同時提供兩種暴露模式。
[0103]在各種其它實施例中，對水分的暴露于束輻射入射之后發(fā)生，并可以單個連續(xù)工藝的一部分或以獨立操作形式來進行。
[0104]在另一個實施例中，本發(fā)明片材以連續(xù)在線工藝來制造，所述方法初始制備承載延伸的可能是不定長度的金屬化片材的中間輥，其具有至此不完全固化的聚合物涂層。然后儲存所述輥，其中水分由軋制片材吸收的環(huán)境水蒸氣簡單地提供。在足夠的儲存時間之后，在制備中間輥期間，暴露于束輻射之后仍然未固化的一些前驅(qū)物級分將被固化。作為另外一種選擇，在初始制備之后，可將中間輥儲存在提供升高的濕度含量的室中以加快水分引發(fā)的固化的動力學。任選地，可將濕度室維持在略升高的溫度下，所述溫度進一步加快固化動力學但是不足夠高到損壞基材聚合物片材或其它成分。
[0105]還發(fā)現(xiàn)適于束引發(fā)自由基聚合的某些前驅(qū)物的固化還可由暴露于離子源，如存在于合適的等離子體放電中的離子來驅(qū)動。此類等離子體可通過適當選擇環(huán)境氣體而在大氣壓或部分真空下產(chǎn)生。據(jù)信等離子體離子可產(chǎn)生激發(fā)交聯(lián)的自由基，但是其它機制也可能作出貢獻。用于產(chǎn)生此類等離子體放電的設備的代表性例子包括由世界專利申請公布W02001/59809、W02002/28548、和W02005/110626，以及美國公布的專利申請US2005/0178330提供的那些，所有這些專利文獻全文以引用方式并入本文。本發(fā)明方法的各種實施例利用等離子體暴露作為束輻射的替代或補充。
[0106]因此，在其它實施例中，前提是束照射被暴露于能夠引發(fā)交聯(lián)的等離子體放電取代。在一些具體實施中，等離子體可通常在大氣壓下在合適組合物的氣體中形成。作為另外一種選擇，一些具體實施在低于環(huán)境壓力下或在真空中操作的等離子體中進行；這些需要室。采用連續(xù)進料具體實施的實施例還需要允許材料出入所述室而不破壞其大氣環(huán)境的任何便利型密封件。
[0107]可用于沉積前驅(qū)物并使其暴露于引發(fā)固化的等離子體放電中的示例性設備由圖9不意性地不出。一般來講，如以150所不,室152包含維持在標稱大氣壓下的合適的氣體。纖維網(wǎng)154由進料輥156供應并通過入口壓料輥密封件158，并橫跨第一導向輥160進入第一等離子體區(qū)162。入口和出口壓料輥密封件158、176允許控制所述室大氣環(huán)境同時允許纖維網(wǎng)154通過。電極164a、164b面向纖維網(wǎng)154的相應平坦表面并通電以產(chǎn)生清潔并準備纖維網(wǎng)表面的等離子體放電。然后使纖維網(wǎng)154跨越第二導向輥166進入由通電電極170a、170b限定的第二等離子體區(qū)168。通過噴霧器172噴射前驅(qū)物以產(chǎn)生小液滴，所述小液滴被等離子體中的離子活化，從而產(chǎn)生沉積在前進的纖維網(wǎng)154上的反應性液滴的霧。通常，聚合反應迅速發(fā)生。然后，纖維網(wǎng)154跨越第三導向輥174并通過出口壓料輥密封件176，在卷繞輥178上收集。
[0108]本文所述的技術(shù)可用于制備復合材料片材，所述復合材料片材可具有多個層結(jié)構(gòu)，其包括單個金屬化和上述涂層，以及多個金屬化和多個涂層。在具有多于一個金屬層的復合材料片材結(jié)構(gòu)中，各個金屬層可由相同或不同的金屬形成并且可具有相同或不同的厚度。類似地，在具有多于一個有機涂層的結(jié)構(gòu)中，各個有機涂層可具有相同或不同的組成和/或厚度。每個金屬層可構(gòu)成多于一個的相鄰金屬層，其中所述相鄰的金屬層可相同或不同。類似地，每個有機層可包含多于一個的相鄰有機層，其中所述相鄰有機層可以相同或不同。在如上所述的結(jié)構(gòu)中，基材可在一側(cè)上涂覆或在兩側(cè)上涂覆。
[0109]在本公開的各種實施例中，暴露于束輻射或等離子體放電與暴露于水蒸氣的組合足以使前驅(qū)物膜的固化進行至如下程度:使得按沉積的前驅(qū)物的總重量計，可提取的殘余未固化前驅(qū)物量可以為至多約20%，或至多約10%，或至多約5%。在一些實施例中，本發(fā)明方法提供基本上完全的聚合和交聯(lián)，所謂的基本上完全的聚合和交聯(lián)是指按所述沉積的前驅(qū)物的總重量計，可提取的未反應前驅(qū)物的量小于5%。
[0110]本發(fā)明片材的滲透性可便利地由其格雷希爾(Gurley Hill)孔隙率來表征，所述格雷希爾孔隙率是本領(lǐng)域公認的片材料對氣體的阻隔的量度。具體地，格雷希爾孔隙率是給定體積的氣體通過其中存在一定壓力梯度的材料區(qū)域所需時間的量度。格雷希爾孔隙率可根據(jù)由TAPPI (原名紙衆(zhòng)和造紙工業(yè)技術(shù)協(xié)會(the Technical Association of thePulp and Paper Industry))作為官方測試方法T-460om_06頒布的方案來測量,其以引用方式并入本文。該測試測量了 100立方厘米空氣在約12.45cm的水壓差下被推過2.54cm直徑樣品所需的時間。結(jié)果以秒為單位表示，有時也將其稱為格雷秒。格雷希爾測試可使用設備如Lorentzen&Wettrel21D型透氣度測定儀來進行。
[0111]適于形成本發(fā)明復合材料片材的基材可具有相對低透氣率，諸如介于約5和約12，000格雷秒之間，甚至介于約20和約12，000格雷秒之間，甚至介于約100和約12，000格雷秒之間，并且甚至介于約400和約12，000格雷秒之間，一般認為所述相對低透氣性提供對空氣滲透的阻隔。作為另外一種選擇，基材可選擇成具有相對高透氣率，例如具有小于5秒的格雷希爾透氣率的那些片材，對于這些片材，透氣率可使用弗雷澤透氣率測試來表征，所述測試根據(jù)ASTM標準D737來進行，其由ASTM International (West Conshohocken,PA)頒布，并以引用方式并入本文。
[0112]在一個實施例中，本發(fā)明復合材料片材可具有相對高濕氣透過性,如由根據(jù)ASTM標準F1249-06(其以引用方式并入本文)測量的濕氣透過率表征。在一個實施例中，具有相對高透氣性的復合材料片材具有至少約35g/m2/24小時，或甚至至少約200g/m2/24小時，或甚至至少約600g/m2/24小時的濕氣透過性。
[0113]值得注意的是，為了有效且有意義地確定金屬和聚合物涂層對本發(fā)明復合材料片材的水分滲透性的影響，測試的未涂覆的對照片材和涂覆的片材應該基本上等同。例如，來自用于制備涂覆片材的相同卷、批次等的基材片材樣品可用于測量起始片材的濕氣透過性。在一個可供選擇的方案中，可在涂覆之前掩蓋基材的一部分，使得被掩蓋的部分在涂覆過程中不被涂覆，使得可對由片材的相鄰未涂覆和涂覆部分截取的樣品進行測量。在另一個可供選擇的方案中，未涂覆的樣品可從一卷基材的一個部分(例如其開頭和/或末端)中截取并與由相同卷的另一部分制成的涂覆樣品進行比較。
[0114]本發(fā)明復合材料還可具有高流體靜壓頭，這是指片材抵抗以靜態(tài)負載形式施加在其上的液體如H2O的滲透。因此用作建筑包裹物的片材可提供對雨、雪或其它沉淀入侵的防護。流體靜壓頭根據(jù)由國際標準化組織(International Organization forStandards (Geneva, Switzerland))頒布并以引用方式并入本文的標準IS0811-1981便利地測量。流體靜壓頭的測試可使用Shirley流體靜壓頭測試儀(Shirley DevelopmentsLimited, Stockporr, England)來進行。在各種實施例中，片材可具有至少約20cmH20,甚至至少約50cm H2O,甚至至少約100cm H2O,或甚至至少約180cm H2O的流體靜壓頭。
[0115]就用作建筑包裹物而言，復合材料片材優(yōu)選具有至少約35N/cm的拉伸強度。拉伸強度可根據(jù)ASTM標準D5035-06 (其以引用方式并入本文)來測量。
[0116]適于構(gòu)建本發(fā)明復合材料片材的基材具有第一外表面和相對的第二外表面。這些基材包括但不限于各種形式的片材，諸如織造和非織造片材。在一個實施例中，基材包含織造織物，所述織造織物包括織造纖維或條帶。在另一個實施例中，基材包含選自以下的非織造片材:閃紡叢絲片材、紡粘非織造片材、紡粘-熔噴非織造片材、紡粘-熔噴-紡粘非織造片材、以及層合體，所述層合體包括粘結(jié)到濕氣可透過的膜層如微孔膜、微穿孔膜或濕氣可透過的單片膜的非織造或織造片材或稀松布層。起始基材還可包括已利用常規(guī)涂覆方法進行涂覆的濕氣可透過的片材。
[0117]作為另外一種選擇，基材包括多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)包括下列中的至少一個:非織造片材、織造片材、非織造片材-膜層合體、織造片材-膜層合體或它們的復合材料，以及多孔片材，所述多孔片材選自提供第一外表面的微穿孔膜、織造片材和非織造片材。[0118]例如，目前用于建筑業(yè)中的片材包括已涂覆有聚合物膜層和微穿孔的織造條帶的片材。該基材可由多種聚合物組合物形成。例如，用于建筑業(yè)中的片材通常由聚烯烴如聚丙烯或高密度聚乙烯、聚酯或聚酰胺形成。
[0119]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，基材包括纖維、非織造或織造片材。作為另外一種選擇，基材可為片材-膜層合體，其中所述片材包括層合體的外表面，或者層合體的外表面可為微穿孔膜。將金屬和有機涂層沉積在片材或微穿孔膜上，在纖維片的情況下，使復合材料片材的涂覆表面上的單根纖維等股線的暴露表面基本上被覆蓋，然而保持股線之間的空隙空間或孔基本上未被涂覆材料覆蓋。所謂“基本上未被覆蓋”是指纖維之間至少35%的空隙空間不含涂層。在一個實施例中，有機涂層的總合并厚度小于非織造纖維網(wǎng)的纖維直徑。就非纖維片而言，片表面上至少35%的表面孔大體上未被覆蓋。這提供具有如下濕氣透過性的涂覆的復合材料片材，所述濕氣透過性為起始片材料的濕氣透過性的至少約80%，甚至至少約85%，并且甚至至少約90%。
[0120]在一個實施例中，本發(fā)明片材使用濕氣可透過的閃紡叢絲聚烯烴片材諸如購自E.1.du Pont de Nemours and Company, Inc.(Wilmington,DE)的 TYVEK? 閃紡高密度聚
乙烯作為基板片加工成形。合適的閃紡叢絲膜-原纖材料還可由聚丙烯或聚烯烴的混合物制成。濕氣可透過的片材可以為閃紡叢絲片與一個或多個附加層的層合體，諸如包括閃紡叢絲片和熔紡紡粘片的層合體。用于形成叢絲膜-原纖股線材料的纖維網(wǎng)層的閃蒸紡絲方法公開在美國專利 3，081，519 (Blades 等人)、3，169，899 (Steuber)、3，227，784 (Blades 等人)以及3，851，023 (Brethauer等人)中，其內(nèi)容全文以引用方式并入本文。
[0121]本發(fā)明改善的涂覆和固化方法適用于各種產(chǎn)品，諸如用于某些可商購獲得的房屋包裹物和頂內(nèi)襯產(chǎn)品的濕氣可透過的片材基材。適用于房屋建筑中的閃紡叢絲片材包括
TYVEKs SUPRO 頂內(nèi)襯、TYVEKji HomeWrap11 以及 TYV tiK.R.C ommerc i a I Wrap?.其它此類材料包括以如下商品名由E.1.du Pont de Nemours和Company, Inc.(Wilmington, DE)出售的那些,所述商品名包括TYVEK?*、Enercor Wall、Enercor Roof >Silver和Reflex。一般來說Y VL:K #材料是薄的閃紡叢絲片材，所述片材由高密度聚乙烯纖維的互連網(wǎng)絡構(gòu)成。
[0122]適合作為基材的其它房屋包裹物產(chǎn)品包括Air-Guartf Buildingwrap (由Fabrene, Inc., North Bay, Ontario制造)，其是在一側(cè)上涂覆有白色顏料聚乙烯并打孔的高密度聚乙烯膜狹條的織造織物；Pmkv* f'ap# Housewrap (由Owens Corning, Toledo,
OH制造)，其是在一側(cè)上被涂覆并且打孔的聚丙烯膜狹條的織造織物；Pinkwrap Mus*1Housewrap (由Owens Corning, Toledo, OH制造)，其是微穿孔并具有波紋形表面的交叉斜紋層合聚烯烴膜;TLiiT Wrap? Housewrap (由 Cellotex Corporation,Tampa,FL制造)，其
是在一側(cè)上涂覆并打孔的高密度聚乙烯膜的織造織物；Tuff Weather Wrap'*' (由CellotexCorporation, Tampa, FL制造)，其是粘結(jié)到已被壓印從而在表面上產(chǎn)生小凹痕的非織造稀松布的聚烯烴片材；Greenguard Ultra Amowrap? (由Amoco, Smyrna, GA制造)，其是在一側(cè)上被涂覆并且打孔的聚丙烯膜狹條的織造織物；Weatliemiate? Plus Housewrap (由Dow Chemical Company, Midland, MI制造)，其是已涂覆有清漆涂層的非打孔的非織造膜；以及T_\pa廣Housewrap (由Reemay, Old Hickory, TN制造),其是涂覆的紡粘聚丙烯片材。
[0123]本發(fā)明的加工成形和固化方法也適用于提供一些終端應用所期望的，基本上不透氣的金屬化基材的實施例。例如，這些實施例的基材可包括粘結(jié)到濕氣可透過膜層的非織造或織造片材的層合體，其中所述濕氣可透過膜層為微孔膜或單片膜。例如，此類層合體的一些實施例中的片材可以為織物或稀松布。一般來講，將一個或多個濕氣可透過的膜層夾置在外部非織造或織造片材層與金屬之間，并且將聚合物涂層沉積在所述外層中的至少一個上，使得聚合物層形成復合材料片材的外表面。在一個此類實施例中，將濕氣可透過的膜層夾置在兩個短纖維非織造層之間，或者夾置在兩個連續(xù)長絲非織造層之間，或者夾置在兩個織造織物之間。外部織物或稀松布層可相同或不同。
[0124]可用于本發(fā)明操作中的濕氣可透過的單片(無孔)膜可由聚合物材料形成，所述聚合物材料可以薄的連續(xù)的濕氣可透過的并且基本上液體不可透過的膜的形式擠出?？衫贸Ｒ?guī)的擠壓涂布方法將膜層直接擠出到第一非織造或織造基材層上。優(yōu)選地，單片膜不大于約3密耳(76 μ m)厚，甚至不大于約I密耳(25 μ m)厚，甚至不大于約0.75密耳(19 μ m)厚，并且甚至不大于約0.60密耳(15.2μπι)厚。在擠壓涂布工藝中，擠壓層與基材層一般通過在兩個輥(加熱輥或非加熱輥)之間形成的輥隙，該步驟一般是在膜層完全固化之前以便改善層之間的粘結(jié)。可將第二非織造或織造基材層引入到輥隙中，位于膜的與第一基材相對的側(cè)面上，以形成濕氣可透過的、基本上空氣不可透過的層合板，其中單片膜夾置在兩個基材層之間。[0125]適于形成濕氣可透過的單片薄膜的聚合物材料包括諸如嵌段聚醚酯共聚物的嵌段聚醚共聚物、聚醚酰胺共聚物、聚氨酯共聚物、聚(醚酰亞胺)酯共聚物、聚乙烯醇、或它們的組合。優(yōu)選的共聚醚酯嵌段共聚物為具有軟聚醚鏈段和硬聚酯鏈段的嵌段式彈性體，如Hagman的美國專利4，739，012中所公開的，該專利據(jù)此以引用方式并入。合適的共聚醚酯嵌段共聚物包括由Ε.1.du Pont de Nemours和Company (Wilmington, DE)出售的
Hx lrci 共聚醚酯嵌段共聚物，和由 DSM Engineering Plastics (Heerlen, Netherlands)
制造的Amite〗?聚醚酯共聚物。合適的共聚醚酰胺聚合物為以商品名Pebax.購自Atochem Inc.(Glen Rock, N.J.,USA)的共聚酸胺。pgb織著為 Elf Atochem, S.A.(Paris,
France)的注冊商標。合適的聚氨酯為以商品名Estane?購自B.F.Goodrich Company of
Cleveland (Ohio, USA)的熱塑性聚氨酯。合適的共聚(醚酰亞胺)酯描述于Hoeschele等人的美國專利4，868，062中。單片膜層可由多層濕氣可透過的膜層構(gòu)成。此類膜可與由一種或多種上述可透氣的熱塑性膜材料構(gòu)成的層共擠出。
[0126]微孔膜為本領(lǐng)域熟知，例如由聚烯烴(如聚乙烯)與細小顆粒填料的混合物形成的那些，所述混合物被熔融擠出、澆鑄或吹塑成薄膜并單軸或雙軸拉伸以形成不規(guī)則形狀的微孔，所述微孔由薄膜的頂部表面連續(xù)延伸至底部表面。美國專利公開5，955，175公開了一種具有約0.2微米的標稱孔尺寸的微孔膜?？衫帽绢I(lǐng)域已知的方法如熱層合或粘合層合將微孔膜層合在非織造層或織造層之間。
[0127]在一個實施例中，微穿孔膜通過如下形成:將聚合物澆鑄或吹塑成膜，接著對該膜機械穿孔，如歐洲專利公布EP1400348A2中普通公開的，該專利公布指出微穿孔的直徑通常為大約0.1mm至1.0_。
[0128]TYVEKk材料以及上文所列的其它材料通常是柔性的，以允許其用于建筑和其
它應用中，其中可將其施用于彎曲的或其它非平面表面并常常以大片形式適形地附著在房屋角落周圍或與門窗等房屋開口相關(guān)聯(lián)的角落處。本發(fā)明加工成形和固化方法適用于柔性基材，以及基本上剛性的基材和表現(xiàn)出較少柔性的其它基材。在一個實施例中，即使在撓曲后，本發(fā)明涂覆的片材的柔性形式也保持表面金屬化和外聚合物涂層而不具有顯著的降解。
[0129]在其它實施例中，本發(fā)明復合材料片材和涂覆方法可使用包含以下物質(zhì)的基材:織造或非織造聚酯、聚酰亞胺、聚酰胺、聚砜、間位芳族聚酰胺、或?qū)ξ环甲寰埘０防w維或它們的共混物，作為另外一種選擇，可使用任選地共混有其它前述纖維的天然纖維。
[0130]在各種具體實施中，沉積本發(fā)明復合材料片材的金屬化和聚合物涂層可通過任何合適的物理氣相沉積技術(shù)來進行。此類方法包括在真空中進行的那些,如本領(lǐng)域中已知的。優(yōu)選將金屬和聚合物材料的厚度控制在導致復合材料所期望的滲透性和熱性能的范圍內(nèi)。
[0131]在可供選擇的具體實施中，包括但不限于，指定用于制備不需要表現(xiàn)出高蒸氣滲透性的那些，可使用其它直接施涂方法來沉積聚合物前驅(qū)物，諸如使用刷、墊、輥、噴涂、浸涂、或澆涂、輥涂或幕涂等的方法。直接法有利地允許前驅(qū)物包括具有寬泛的揮發(fā)性范圍的組分，所述組分包括可能不容易揮發(fā)的高分子量組分或可能難以在基材上冷凝的低分子量組分?？砂ㄓ欣負饺肭膀?qū)物中的某些物質(zhì)，諸如非揮發(fā)性材料、活化劑、敏化劑、光引發(fā)劑、紫外穩(wěn)定劑、抗氧化劑、染料、填料和顏料。在一些實施例中，尤其是其中前驅(qū)物包含相對低分子量可聚合組分的那些，可直接涂覆片材同時仍然基本上維持期望的高蒸氣滲透性。
[0132]在一個實施例中，選擇外有機涂層的厚度和組成使得金屬化基材的比輻射率不顯著增加，同時基材的濕氣透過性也基本上不變。外聚合物涂層可具有介于約0.1 μ m和5 μ m之間的厚度,所述厚度對應于介于約0.lg/m2和5g/m2之間的有機涂層材料,或介于約
0.2 μ m 和 2.5 μ m 之間(約 0.2g/m2 至 2.5g/m2)，介于約 0.2 μ m 和 1.0 μ m 之間(約 0.2g/m2至1.0g/m2),或介于約0.2 μ m和0.6 μ m之間(約0.2g/m2至0.6g/m2)的厚度。不需要濕氣透過性的片材可采用更厚且更穩(wěn)固的涂層,例如具有介于約IOym和100 μ m之間或介于約20 μ m和50 μ m之間的厚度。
[0133]如果外聚合物涂層太薄，則其可能無法充分地防止金屬層降解(例如防止水解或氧化)，導致復合材料片材的比輻射率增加。如果外有機涂層太厚，則其可能有助于涂覆表面的比輻射率在一定程度上減小，并且其可能難以完全固化前驅(qū)物層，尤其是使用電子束輻射。此外，一些或所有孔可以被橋聯(lián)，因此減小濕氣透過性，這對于本發(fā)明復合材料片材的一些實施例而言可能是有益的。
[0134]復合材料片材抵抗由于水份導致的金屬層降解的耐久性可便利地由比較短期暴露于蒸氣之前和之后的比輻射率來表征。在該測試的具體實施中，將本發(fā)明金屬化材料的片材設置成完全覆蓋保持在90°C下的水浴的開口頂部，使得水表面和測試材料之間的距離為約10cm。在預選時間段之后，除去測試材料并使其風干。在暴露之前和片材干燥之后進行光密度和比輻射率的測試。此類測試允許加速測定片材在其房屋建筑的最終應用期間合理預期的條件下的行為。
[0135]用于本文的術(shù)語“光密度”在其常規(guī)的意義上被定義成通過片材的光的十進制對數(shù)，即入射光和透射光強度的比率。測量可根據(jù)由美國國家標準學會(American NationalStandards Institute)頒布并以引用方式并入本文的ANSI PH2.1986，使用X_Rite361T光學密度計來方便地進行。該密度計的視野為大約5-mm直徑的圓。報告的值通常以測試片的多個隨機選擇區(qū)域的平均值計。
[0136]適于形成本發(fā)明復合材料片材的金屬化的金屬包括鋁、金、銀、鋅、錫、鉛、鎳、鈦、銅、以及它們的混合物和合金。在一個實施例中，金屬層基本上由鋁、金、銀、鋅、錫、鉛、鎳、鈦、銅、以及它們的混合物或合金之一組成。金屬層可包括其它金屬或元件，如雜質(zhì)或添加劑，只要金屬化導致低比輻射率復合材料片材即可。例如，金屬層可包括原生形成或誘導的薄表面氧化物層。在各種實施例中，氧化物層可使表面鈍化和/或改善聚合物涂層的粘附性。有利地采用鋁，因為其容易通過蒸發(fā)沉積并容易形成提供一定程度表面保護的薄氧化物鈍化層。金屬層可具有任何符合最終應用所需的性能的厚度。在一個實施例中，金屬層具有介于約15nm和200nm之間，或者介于約30nm和60nm之間的厚度。金屬層可基本上由鋁組成，所述鋁具有介于約15和150nm之間，或者介于約30和60nm之間的厚度。如果金屬層太薄，則所述層對于可見波長和紅外波長將是至少部分透明的，使得包括熱阻隔性能在內(nèi)的期望性能將無法實現(xiàn)。如果金屬層太厚，則其會斷裂并剝落。一般優(yōu)選使用將提供所需的熱阻隔性能的最低金屬厚度。當本發(fā)明的復合材料片材用作房屋包裹物或頂內(nèi)襯時，金屬層反射入射的紅外輻射并發(fā)射很少的紅外輻射，從而提供熱阻隔層，所述熱阻隔層在夏季期間減少太陽能吸收并在冬季減少通過輻射的能量損失，從而減少夏季對空調(diào)的需要和冬季對于加熱的需要，因為需要常年保持舒適的室內(nèi)溫度。形成金屬層的方法是本領(lǐng)域已知的，并且包括但不限于物理氣相沉積法如電阻蒸發(fā)、電子束金屬氣相沉積、激光燒蝕、和濺射。
[0137]材料的熱阻隔性能(即，其熱吸收和反射特性)可通過其比輻射率來具體量化，所述比輻射率根據(jù)ASTM標準C1371-04a(其以引用方式并入本文)便利地測量。比輻射率測試可以使用 AE D&S 型福射率儀(Devices and Services C0., Dallas, TX)進行。
[0138]已知測量的比輻射率值受多種因素影響，值得注意的因素包括表面化學和粗糙度。剛拋光的鋁通常具有介于0.039和0.057之間的比輻射率，然而氧化的鋁可表現(xiàn)出介于約0.20和0.31之間的比輻射率。通常，銀具有介于0.020和0.032之間的比輻射率，而金具有介于0.018和0.035之間的比輻射率。在優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明片材的宏粗糙度不被金屬化和聚合物涂層顯著地改變。
[0139]在本發(fā)明方法的一些具體實施中，金屬層和相鄰的外聚合物涂層在真空下順序沉積，而不自由暴露于空氣或氧氣，以限制金屬層的氧化。與具有未保護的鋁層的片材相比，通過在使鋁層暴露于大氣環(huán)境中之前，沉積外聚合物涂層而使鋁的氧化程度最小化抵制了復合材料片材的比輻射率隨時間推移增加的趨勢。金屬化層的長期保護通過外有機涂層的基本上完全固化來增強。該層還防止金屬在輥處理、運輸和最終使用安裝期間機械磨損。
[0140]本發(fā)明方法可與多種纖維基材一起使用，所述基材包括多種常規(guī)形式的TYVEiK::片材。在各種實施例中，使用本發(fā)明方法進行金屬化并涂覆的織物樣形式的_]'YV1:Kl:片材可具有不大于約0.2、或0.15、或0.12、或0.10的比輻射率。在一些實施例中，比輻射率可低至0.05。在金屬化和涂覆之后，具有較大微觀表面粗糙度的紙材樣形式可具有0.2-0.25的比輻射率。通過對比，不具有金屬化的各種常規(guī)形式的’丨_\_\|人〃片材表現(xiàn)出可為高達0.5或更多的比輻射率。
[0141 ] 本發(fā)明復合材料片材可用于各種房屋結(jié)構(gòu)方面，但是尤其可用于頂系統(tǒng)和墻壁系統(tǒng)。本發(fā)明復合材料片材的高反射金屬化表面提供低比輻射率表面，其增強絕緣性能并改善墻壁和頂系統(tǒng)的能量效率，從而減少房屋擁有者的能源成本。附加的有益效果包括使寒冷氣候時墻壁和頂結(jié)構(gòu)內(nèi)部的冷凝最小化，并在夏季期間將房屋與過熱屏蔽。在本發(fā)明的一個實施例中，濕氣可透過的復合材料片材用于墻壁系統(tǒng)和頂系統(tǒng)并且具有不大于約0.15的比輻射率，至少約600g/m2/24小時的濕氣透過性，以及至少約IOOcm的流體靜壓頭。優(yōu)選將復合材料片材安裝在墻壁和頂系統(tǒng)中使得金屬化側(cè)鄰近空氣空間。作為另外一種選擇，可使與金屬化側(cè)相對的那一側(cè)鄰近空氣空間。其間形成空氣空間的復合材料片材和第二表面之間的距離優(yōu)選為至少約0.75英寸(1.9cm)。據(jù)信鄰近空氣空間安裝復合材料片材，通過允許所述復合材料片材發(fā)射很少輻射能同時反射大部分其接收的輻射能而使其作為熱阻隔層的效果最大化。如果金屬化側(cè)緊密接觸覆蓋具有房屋建筑的固體組件的大區(qū)域，則能量可通過傳導而傳輸通過建筑組件，并且將減小金屬化片材的效果。在傾斜的頂構(gòu)造中，使得金屬化側(cè)一般面向下并朝向閣樓空間來安裝復合材料片材還使粉塵、灰塵等的積聚最小化，所述粉塵、灰塵將趨于減小所述復合材料片材作為熱阻隔層的效果。
[0142]圖7是框架結(jié)構(gòu)建筑中的墻壁系統(tǒng)50的示意圖，所述框架結(jié)構(gòu)建筑利用本發(fā)明復合材料片材作為房屋包裹物。將保護層51如夾板等附接到形成建筑物承重框架的框架元件53的外部。垂直框架元件53通常由木材(例如木釘)形成但是在某些結(jié)構(gòu)中可由金屬形成?？蓪⒏鶕?jù)本公開的可透氣復合材料片材55附接到包板51的外表面。在某些房屋建筑中，不使用包板51并且將復合材料片材55直接附接到框架元件53上。形成建筑物外部的外皮57(例如，磚、混凝土塊、纖維增強的粘固劑、石材等)通過金屬條59與復合材料片材分隔開以在其中形成空氣空間61。木條或其它間隔元件可代替金屬條59。優(yōu)選安裝復合材料片材，使得復合材料片材的金屬化表面面向空氣空間。作為另外一種選擇，可安裝復合材料片材，其中金屬化側(cè)遠離空氣空間。內(nèi)襯63(例如石膏壁板)形成建筑物的內(nèi)壁。在相鄰框架元件之間以及內(nèi)襯與包板層之間(或者如果不使用包板層，則在內(nèi)襯和復合材料片材之間)的壁中安裝絕緣體65。壁結(jié)構(gòu)任選地包括在內(nèi)襯和絕緣材料之間的漏氣阻隔層和防潮層66。層66防止對流熱損耗并防止房屋產(chǎn)生的過量水分滲入絕緣體中。復合材料片材的高濕氣透過性使得水蒸氣在箭頭“B”的方向上穿過復合材料片材，其中所述水蒸氣分散在空氣空間61中，從而防止水分在絕緣體中冷凝。具有低透氣性和高流體靜壓頭的復合材料片材還防止風和水滲透。
[0143]圖8A-8D是包括本公開復合材料片材的框架結(jié)構(gòu)建筑物中頂系統(tǒng)的示意圖。圖8A示出了其中內(nèi)閣樓空間60不旨在為可居住的“冷頂”系統(tǒng)的例子。在傾斜的頂框架元件(例如木椽)67之上安裝復合材料片材55。將絕緣材料65安裝在閣樓地板擱柵(未示出)之上并鄰近于天花板71的平面?？稍诮^緣體65和內(nèi)天花板71中間安裝任選的防潮層70。鄰近復合材料片材的頂部表面布置間隔構(gòu)件(板條)76并且在間隔元件上安裝外部頂材料73 (例如瓷磚等)。在復合材料片材之上以及間隔元件(板條)76和外部頂材料之間具有板條空氣空間74。頂系統(tǒng)的脊由75標出。復合材料片材55是濕氣可透過的并且包括涂覆有金屬的基材77和作為層79示出的有機涂層。安裝復合材料片材55，使得金屬化側(cè)面向閣樓空間。
[0144]圖SB是通過冷頂系統(tǒng)的一部分的橫截面，所述冷頂系統(tǒng)包括全木板平臺而不是板條體系。在頂椽條67的頂部上安裝復合材料片材55,優(yōu)選其中金屬化側(cè)79面向下朝向內(nèi)閣樓空間60。在復合材料片材之上安裝固體頂平臺64 (例如夾板)并且在固體平臺之上安裝外部頂材料。外部頂材料的例子包括涂覆浙青的氈或其它頂襯墊材料68，其中外部頂材料73如瓷磚或浙青瓦設置在頂襯墊材料之上。在圖SC中所示的全木板平臺的另一個實施例中，金屬化片材55附接到頂椽條67的下側(cè)，其中金屬化側(cè)79優(yōu)選面向下朝向閣樓空間60?？砂惭b復合材料片材，其中金屬化側(cè)79遠離閣樓空間；然而積聚在金屬化側(cè)上的粉塵和灰塵可導致比輻射率隨時間增加和熱阻隔性能下降。
[0145]如圖8D中所示，還可將復合材料片材安裝在閣樓地板擱柵88的頂部上。出于上述原因，優(yōu)選安裝復合材料片材55，其中金屬化側(cè)79面向下，遠離內(nèi)部閣樓空間60并朝向絕緣材料65。優(yōu)選在絕緣體和復合材料之間提供空氣空間78。
[0146]提出以下例子以提供對本發(fā)明的更完整的理解。為舉例說明本發(fā)明的原理和操作而示出具體技術(shù)、條件、材料、比例和報告的數(shù)據(jù)是示例性的并且不應理解為是對本發(fā)明范圍進行限制。
[0147]SM
[0148]實例I
[0149]使用3_(三甲氧基甲硅烷基)_丙基丙烯酸酯測試水分暴露作為硅烷丙烯酸酯水解縮聚的活化劑的功效。
[0150]將十二個3_(三甲氧基甲硅烷基)_丙基丙烯酸酯樣品(每個約25mg) (Gelest,Inc.，Morrisville，PA)中裝入開口的5mL小瓶中。將兩個小瓶作為對照保留，同時將剩余的十個小瓶置于小廣口瓶的內(nèi)部，然后將所述廣口瓶置于用水填充至約1.25cm深度的較大廣口瓶的內(nèi)部。然后將較大的廣口瓶密封以在內(nèi)部產(chǎn)生室溫水飽和的大氣環(huán)境。在以下暴露時間中的每一個之后，打開較大的廣口瓶并取出兩個小瓶:12h、24h、48h、96h和100h。
[0151]對照小瓶和暴露小瓶中的每一個通過用氯仿(Ig)將其內(nèi)容物淬滅用于萃取來測試。然后，將內(nèi)容物超聲處理2小時。通過氣相色譜法測量未轉(zhuǎn)化單體的量，允許從已知的起始單體量推測轉(zhuǎn)化的級分。結(jié)果示出在下表1中。
[0152]M I
[0153]暴露于水分的單體的轉(zhuǎn)化率
[0154]
【權(quán)利要求】
1.復合材料片材，包含: 具有第一外表面和相對的第二外表面的基材；和 在所述基材的第一外表面上的多層涂層，所述多層涂層包含: 覆蓋所述基材的第一外表面的金屬層；和 外聚合物層，其覆蓋所述金屬層并包含三維網(wǎng)絡，所述三維網(wǎng)絡包含多個具有結(jié)構(gòu)一A — R— B—的鍵，其中A為可聚合連接至另外烯烴基團的烯烴基團，B為交聯(lián)至另外硅烷或異氰酸酯基團的硅烷或異氰酸酯基團，并且R為二價基團，所述二價基團包含C1-C20亞烷基或芳基中的至少一個，其各自任選地被選自0、Ν、Ρ和S的成員取代，并且其中所述亞烷基能夠為直鏈的、支化的或環(huán)狀的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料片材,其中所述基材包括選自以下的非織造片材:閃紡叢絲片材、紡粘非織造片材、紡粘-熔噴非織造片材、紡粘-熔噴-紡粘非織造片材、以及層合體，所述層合體包括粘結(jié)到濕氣可透過的膜層的非織造片材或稀松布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料片材，其中所述基材包括織造片材，所述織造片材包含織造纖維或帶材。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料片材,其中所述基材為濕氣可透過的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復合材料片材，其中所述復合材料片材的濕氣透過率為不具有金屬和外聚合物涂層的基材的濕氣透過率的至少約80%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料片材，其中所述外聚合物涂層包含不超過約10重量％的可提取的未固化前驅(qū)物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料片材，其中所述外聚合物涂層基本上完全固化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料片材，其中所述外聚合物涂層具有在約0.1 μ m至5μπι范圍內(nèi)的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料片材，其中所述外聚合物涂層具有在約10μ m至100 μ m范圍內(nèi)的厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料片材，其中所述金屬層基本上由鋁、金、銀、鋅、錫、鉛、鎳、鈦、銅或它們的混合物或合金中的一種組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料片材，其中所述金屬層基本上由鋁組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料片材，其中所述金屬層的比輻射率為最多約0.2。
13.墻壁系統(tǒng)，包括權(quán)利要求1所述的復合材料片材。
14.頂系統(tǒng),包括權(quán)利要求1所述的復合材料片材。
15.復合材料片材，包含: 具有第一外表面和相對的第二外表面的基材；和 在所述基材的第一外表面上的多層涂層，所述多層涂層包含: 覆蓋所述基材的第一外表面的金屬層；和 覆蓋所述金屬層并通過固化前驅(qū)物而形成的外聚合物涂層，所述前驅(qū)物包含雙官能組合物，所述雙官能組合物包含烯烴基團和可濕固化的基團。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的復合材料片材，其中所述烯烴基團是可自由基聚合的。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的復合材料片材，其中所述前驅(qū)物還包含丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯組合物。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的金屬化復合材料片材，其中所述前驅(qū)物包含約0.1重量％至約75重量％的雙官能組合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的復合材料片材，其中所述可濕固化的基團為可濕固化的異氰酸酯基團。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的復合材料片材，其中所述前驅(qū)物包含以下中的至少一種:(甲基)丙烯酸2-異氰基乙酯、甲基丙烯酰異氰酸酯、異氰酸烯丙基酯或包含羥基官能烯烴和多異氰酸酯的反應產(chǎn)物的單體。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的復合材料片材，其中所述可濕固化的基團為可濕固化的硅烷基團。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的復合材料片材，其中所述前驅(qū)物包含以下中的至少一種: 包含可濕固化的娃烷基團的(甲基)丙稀酸氧基烷基硅烷； 包含可濕固化的娃烷基團的乙烯基硅烷、稀丙基硅烷或更聞級烯基硅烷；或 通過使羥基官能烯烴與包含可濕固化的硅烷基團的異氰基烷基硅烷反應獲得的單體， 或它們的二聚體、三聚體或更高級低聚物， 所述可濕固化的硅烷基團為以下中的一種:單官能烷氧基硅烷、雙官能烷氧基硅烷或三官能烷氧基硅烷、苯氧基硅烷、酰氧基(乙酰氧基)硅烷、氨基硅烷、鹵代硅烷、酰氨基硅烷、咪唑硅烷、氨基甲酸酯硅烷、酮亞胺硅烷或_唑烷酮硅烷。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的復合材料片材，其中所述雙官能組合物包含(甲基)丙烯酰氧基丙基三丙氧基硅烷或(甲基)丙烯酰氧基丙基三丁氧基硅烷中的至少一種。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的復合材料片材，其中所述基材為濕氣可透過的。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的復合材料片材， 其中所述金屬層基本上由鋁組成。
26.根據(jù)權(quán)利要求15所述的復合材料片材，其中所述金屬層的比輻射率為最多約0.2。
【文檔編號】B32B5/22GK103917367SQ201280054456
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月10日
【發(fā)明者】N.S.布拉布斯, E.胡伊布施, 陶月飛, L.維茨澤克 申請人:納幕爾杜邦公司