многослойный композиционный материал
Классы МПК: | B32B27/20 наполнителей, пигментов, веществ, содействующих тиксотропии B32B7/06 с легко разделяемыми слоями |
Автор(ы): | ХОГАРТ Ян В. (GB), ВИЛКИНСОН Роберт И. (GB), РОТВЕЛЛ Рэчел Ф. (GB) |
Патентообладатель(и): | ПЕЛИКАН СКОТЛЭНД ЛИМИТЕД (GB) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-11-05 публикация патента:
20.08.2004 |
Изобретение относится к многослойному композиционному материалу. Материал выполнен из эластичной вспомогательной подложки, разделительного слоя, расположенного на одной стороне подложки и содержащего непрерывную фазу на основе сшитого полиорганосилоксана и функционального слоя. Разделительный слой содержит наполнитель в форме частиц с размером 0,01-20 мкм и концентрацией 0,01-50 % от массы разделительного слоя. Шероховатость поверхности разделительного слоя, обращенного к вспомогательной подложке, имеет глубину микронеровности Rt от 400 до 50000 нм и среднюю величину шероховатости Ra от 40 до 5000 нм. Изобретение позволяет получить матированную или шероховатую поверхность функционального слоя, что обеспечивает улучшенное истирание карандаша, слой этот может быть отделен с минимальными затратами сил. Усовершенствуются технологические приемы получения многослойного материала. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
1. Многослойный композиционный материал, имеющий эластичную вспомогательную подложку и расположенный, по меньшей мере, на одной стороне подложки разделительный слой, содержащий непрерывную фазу на основе сшитого полиорганосилоксана и регулирующий полное или локально ограниченное отделение находящегося с ним в поверхностном контакте функционального слоя, отличающийся тем, что разделительный слой содержит наполнитель в форме частиц с размером приблизительно от 0,01 до 20 мкм в концентрации приблизительно от 0,01 до 50 вес.% в расчете на разделительный слой, при этом поверхность частиц наполнителя полностью покрыта непрерывной фазой, шероховатость поверхности разделительного слоя, обращенной к вспомогательной подложке, имеет глубину микронеровности Rt приблизительно от 400 до 50000 нм и среднюю величину шероховатости Ra приблизительно от 40 до 5000 нм.2. Композиционный материал по п.1, отличающийся тем, что наполнитель выбран из карбоната кальция, диатомовой земли, глины, полых стеклянных гранул, силиката алюминия, карбоната магния, полимерных материалов в виде частиц, талька, волокон, кальцита, извести, слюды, аморфной двуокиси кремния и/или силикатов.3. Композиционный материал по п.2, отличающийся тем, что наполнитель представляет собой политетрафторэтилен.4. Композиционный материал по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что средняя толщина разделительного слоя составляет приблизительно до 3 г/м2 в расчете на сухое вещество, особенно от 0,05 до 2 г/м2.5. Композиционный материал по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что размер частиц наполнителя составляет приблизительно от 0,05 до 10 мкм.6. Композиционный материал по одному из пп.1-4, отличающийся тем, средний размер частиц наполнителя составляет приблизительно от 0,1 до 8 мкм.7. Композиционный материал по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что глубина микронеровности Rt приблизительно от 600 до 2500 нм и средняя величина шероховатости Ra составляет приблизительно от 77 до 250 нм.8. Композиционный материал по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что глубина микронеровности Rt составляет по меньшей мере около 650 нм и средняя величина шероховатости Ra составляет по меньшей мере около 80 нм.9. Композиционный материал по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что вспомогательная подложка представляет собой синтетическую пленку.10. Композиционный материал по п.9, отличающийся тем, что синтетическая пленка состоит из термопластичного полиэфира и/или полиолефина.11. Композиционный материал по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что сшитый полиорганосилоксан получен радикальным сшиванием полиорганосилоксана, который на 1 молекулу содержит по меньшей мере две связанные с Si-атомами алкенильные группы.12. Композиционный материал по одному из пп.1-11, отличающийся тем, что сшитый полиорганосилоксан получен сшиванием полиорганосилоксана с Н-атомами, связанными с Si-атомами и полиорганосилоксана со связанными с Si-атомами алкенильными группами.13. Композиционный материал по одному из пп.1-11, отличающийся тем, что сшитый полиорганосилоксан получен из полиорганосилоксана, который содержит гидролизуемые до силанольных группы.14. Композиционный материал по одному из пп.1-13, отличающийся тем, что он на разделительном слое имеет дополнительно функциональный слой.15. Композиционный материал по п.1 или 14, отличающийся тем, функциональный слой представляет собой клеевой слой, прозрачный или окрашенный синтетический слой, особенно пигментированный синтетический слой, ламинат из клеевого слоя и прозрачного или окрашенного, особенно пигментированного слоя.16. Способ получения многослойного композиционного материала по одному из пп.1-15, в котором смесь полиорганосилоксана, содержащего способные к сшиванию группы, и наполнителя в форме частиц наносят для получения разделительного слоя на эластичную вспомогательную подложку, проводят сшивание полиорганосилоксана и непосредственно после этого наносят функциональный слой.17. Способ по п.16, отличающийся тем, что сшивание осуществляют термическим путем с помощью ультрафиолетового излучения или с помощью электронного облучения.Описание изобретения к патенту
Настоящее изобретение относится к многослойному композиционному материалу, имеющему эластичную вспомогательную подложку и расположенный по меньшей мере с одной стороны подложки разделительный слой, который модифицирует полное отделение или локально ограниченное отслаивание функционального слоя, находящегося с ним в поверхностном контакте.Многослойный композиционный материал подобного рода представляет собой, например, защитную пленку для самосклеивающихся поверхностных декоративных пленок, самоклеющиеся этикетки, прилипающие с одной и с двух сторон клейкие ленты и т.д. Многослойный композиционный материал может представлять собой также только небольшую часть торгового продукта, например защитную пленку самоклеющейся части конверта. Многослойный композиционный материал может представлять собой также защитную пленку самоклеющейся повязки на рану. Для этих областей применения общим является то, что функциональный слой представляет собой восприимчивый к печати клеевой слой или соответственно контактный клеевой слой, и композиционный материал представляет подложку или защитную фольгу, которая предотвращает загрязнение клеевого слоя или нежелательное прилипание к поверхности. Перед применением эту подложку или защитную пленку снимают.Другим случаем применения является применение, при котором на подложке из расплава, раствора и/или дисперсии образуют функциональный слой и сразу или позднее при использовании снова удаляют подложку. В качестве примера следует упомянуть при этом многослойные корректурные ленты, на подложке которых образуется пигментированный защитный слой и на нем в большинстве случаев контактный клеевой слой. Этот ламинат служит для покрытия ошибочно набранных букв. Далее, можно назвать цветовые переводные ленты, например переводные термоленты, на подложке которых расположен красящий слой. В процессе печати цветовой переводной слой снимается с подложки, например, нагретой нажимной головкой в виде изображения и переносится на поглощающий субстрат.Эластичная вспомогательная подложка композиционного материала является преимущественно бумагой, однако имеется сильная тенденция к пленочным субстратам, так как благодаря повышенной прочности пленок по сравнению с бумагой толщина эластичной вспомогательной подложки по экономическим причинам и при наматывании по причине производственной мощности может быть сокращена. Для облегчения разделения между вспомогательной подложкой и функциональным слоем образован разделительный слой, который обычно содержит полиорганосилоксаны. При этом пленочные субстраты обладают преимуществом, что их поверхность по сравнению с бумагой непористая и поэтому экономически выгодным образом можно вводить меньшие количества полиорганосилоксана для покрытия. Но эта меньшая шероховатость поверхности является одновременно основным недостатком используемых пленочных субстратов, так как гладкий слой подложки обеспечивает гладкое покрытие. Эта гладкая поверхность снова приводит к проблемам при манипулировании.При использовании, при котором контактный клеевой слой временно покрыт подложкой, гладкая поверхность обеспечивает контакт по всей поверхности клеевого слоя с подложкой, что также приводит к тому, что подложку только с большим усилием можно отделить от контактного клеевого слоя, что при известных условиях может приводить, например, к надрыву этикеток.При таких случаях использования, когда из жидкой фазы осаждают слой на подложку, наблюдают, что поверхность слоя после снятия подложки имеет нежелательно блестящий внешний вид, что вызвано ее гладкой поверхностью. Кроме того, гладкая поверхность переносимых слоев приводит к трудностям при маркировке, связанным, например, с материалом для корректуры.Для лучшего понимания изложенного ниже изобретения можно обратиться к описанию патента US-PS 5165976. Этот патент описывает субстрат с освобождаемым слоем. Последний получают в результате того, что наносят эмульсию отверждаемой силиконовой системы и компоненты в виде частиц, предпочтительно смолы. Силиконовую систему отверждают путем нагревания. Одновременно удаляют воду. Таким образом создают освобождаемый слой с регулируемым эффектом разделения для субстрата, особенно в связи с нанесенными контактными клеями. Предпочтительно субстратом является бумага, особенно дешевая пористая бумага. При содержании около 35 вес.% силикона в освобождаемом слое последний находится в непрерывной фазе, которая покрывает дискретные частицы. Более низкое содержание силикона недостаточно для покрытия частиц, так что свойства получаемой смеси определяются как силиконом, так и частицами. Поэтому эффект освобождения можно регулировать как количественным соотношением силикона к частицам, видом частиц, степенью взаимодействия между силиконом и частицами, степенью сшивки отвержденного силикона и весом покрытия. Из указания, что для покрытия субстрата применяют "эмульсию", можно сделать вывод, что в целом речь идет о жидкой системе, т.е. образующие эмульсию диспергированные частицы, которые в конце концов более или менее погружены или связаны с отвержденным силиконом, не являются твердыми частицами. Содержание силикона в освобождаемом слое составляет от 5 до 80 вес.%, предпочтительно от приблизительно 20 и до 40 вес.% в пересчете на общее количество обоих вышеназванных компонентов. Из вышесказанного следует, что образующие эмульсию частицы при более значительном количестве в общей массе даже противодействуют эффекту освобождения, т.е. эти частицы, если они находятся, например, в допустимом количестве 95 вес.%, в значительной степени исключают эффект освобождения или даже вызывают эффект склеивания. Это подтверждает вид использованных частиц, например, в форме акриловой смолы или стирол/бутадиеновой смолы (SBR). В противоположность этому изложенное ниже изобретение требует связывания твердого наполнителя в разделительном слое, который не влияет на свойства силикона, а приводит к приданию шероховатости поверхности освобождаемого или разделительного слоя. Патент ГДР 299522 А5 по содержанию соответствует в большей мере патенту США 5165976. С точки зрения технологии, для настоящего изобретения следует указать еще следующие публикации DE 2753675 A1, DE 4114964 A1, DE 3834007 A1, DE 2622126 С3 и "Адгезия", 1984, номер 9, с. 18/19.Названные выше проблемы, известные из уровня техники, устраняются согласно изобретению в результате того, что разделительный слой содержит непрерывную фазу и наполнитель в виде частиц в концентрации около 0,01 до 50 вес.% в расчете на разделительный слой, причем поверхность частиц наполнителя полностью покрыта непрерывной фазой, непрерывная фаза содержит сшитый полиорганосилоксан, и шероховатость обращенной к подложке поверхности разделительного слоя имеет глубину микронеровности Rt приблизительно от 400 до 50000 нм и среднюю величину шероховатости Ra приблизительно от 40 до 5000 нм.Благодаря присоединению наполнителя обращенная к вспомогательной подложке поверхность разделительного слоя становится шероховатой, так что в поперечном сечении находится профиль, имеющий высоту и глубину ("горы" или "долины").Функциональный слой в варианте осуществления может представлять собой слой с гладкой поверхностью. В этом случае функциональный слой приходит в контакт только с "горами" шероховатого разделительного слоя, причем небольшая поверхность контакта позволяет легче отделять функциональный слой от композиционного материала. Этот вариант осуществления изобретения особенно интересен для использования, при котором функциональный слой является грунтовым клеевым слоем. Функциональный слой, как основной, так и дополнительный может представлять собой, в частности, клеевой слой, особенно контактный клеевой слой, прозрачный или окрашенный пластмассовый слой, особенно пигментированный слой, ламинат из клеевого слоя и прозрачного или окрашенного, особенно пигментированного слоя. В другом варианте осуществления функциональный слой находится в полном контакте с разделительным слоем. Функциональный слой, например покровный слой корректирующей ленты, можно регулировать согласно изобретению от "матового" до "полупрозрачного". Другими словами, это означает, что покрытие, если оно позднее отделяется от разделительного слоя, становится более матовым, когда образуется больше "гор" или "долин" в заполненном наполнителем силиконовом слое. При соответственно меньшей шероховатости разделительного слоя матовость значительно уменьшается и может также измениться на "блеск".После разделения функционального слоя и разделительного слоя открытая поверхность функционального слоя представляет теперь "негатив" поверхности разделительного слоя. В результате этого получают матированную или шероховатую поверхность функционального слоя. Это имеет особенное значение для слоев, которые осаждают из жидкой фазы на подложку, например, для красящих переводных лент и для многослойных лент для корректуры. При отделении или снятии функционального слоя разделительный слой остается на вспомогательной подложке.Вид используемого наполнителя не является критическим. Примерами для подходящих наполнителей являются, среди прочего, карбонат кальция, диатомовая земля, глины, полые стеклянные гранулы, силикат алюминия, пластмасса, карбонат магния, политетрафторэтилен и другие полимерные материалы в виде частиц, тальк, кальцит, волокна, известь, слюда, аморфная двуокись кремния, силикаты, пигменты и т.д. Следовательно, наполнитель можно выбирать из широкого спектра веществ, причем он должен полностью смачиваться непрерывной фазой, содержащей сшитый полиорганосилоксан, так чтобы смачивалась вся поверхность частиц наполнителя. Кроме того, наполнитель не должен негативно влиять на процесс сшивания полиорганосилоксана. Далее, наполнитель должен быть прочно связан неподвижной фазой с эластичной вспомогательной подложкой. В принципе, необходимо, что достигается согласно изобретению, полностью покрывать частицы наполнителя в случае значительного "эффекта высвобождения" или эффекта отделения. Если следует достичь так называемого "контролируемого высвобождения" или регулированного отделения или эффекта освобождения, тогда не является помехой, если некоторая часть поверхности частиц наполнителя обнажена, например, до 10%. Такая ситуация возникает в том случае, если в общей массе находится относительно большое количество материала наполнителя, например около 50% и больше.Предпочтительно используют концентрацию наполнителя приблизительно от 0,01 до 50 вес.%, преимущественно примерно от 0,1 до 33 вес.% и особенно примерно от 0,5 до 15 вес.% в расчете на разделительный слой. Можно применять материал с небольшой маслоадсорбцией. Высокое содержание наполнителя уменьшает затраты на силиконовый слой.Наполнитель может иметь форму первичных частиц или агломератов, причем следует ориентироваться на эффективный диаметр частиц. Средний размер частиц составляет предпочтительно от 0,01 до 20 мкм, особенно приблизительно от 0,05 до 10 мкм, причем особенно предпочтительным является средний размер частиц в области приблизительно от 0,1 до 8 мкм. Наносимое количество смеси полиорганосилоксана и наполнителя лежит обычно в области приблизительно от 0,3 до 3,0 г/м2, особенно до 1,5 г/м2, в расчете на твердое вещество.Концентрацию наполнителя и размер частиц выбирают исходя из толщины покрытия и достигаемых эффектов по адгезии, когезии и показателю отделения слоя. Путем подбора показателя преломления наполнителя к силиконовой системе можно получать прозрачный шероховатый слой, при различных показателях преломления можно получать прозрачные поверхности. Там, где прозрачное изображение не имеет важного значения, можно образовывать просвечивающее покрытие, чтобы контролировать кроющую способность пленки на слое во время процесса покрытия. Чтобы контролировать кроющую способность на второй стороне, можно применять красители или ультрафиолетовый индикатор.Включение частиц наполнителя в разделительный слой приводит к тому, что поверхность границы между разделительным и функциональным слоями имеет шероховатость с глубиной микронеровности Rt по меньшей мере около 400 нм и среднюю величину шероховатости Ra по меньшей мере около 40 нм. Согласно изобретению Rt составляет приблизительно от 400 до 50000 нм, особенно от 600 до 2500 нм, и Ra составляет приблизительно от 40 до 5000 нм, особенно приблизительно от 77 до 250 нм. Особенно предпочтительные величины Rt составляют по меньшей мере около 650 нм и Ra минимально около 80 нм.Если глубина микронеровности Rt ниже приблизительно 400 нм, тогда при изготовлении многослойного композиционного материала или многослойной композиционной пленки появляется больший или меньший эффект блокирования. Если глубина микронеровности Rt превышает 50000 нм, тогда разделительный слой является слишком толстым или также слишком шероховатым и приводит к тому, что при последующих процессах покрытия теряется слишком много материала, который проникал бы в слишком глубокие "долины" сильно шероховатого разделительного слоя. Соответствующие соображения действительны в рамках средней величины шероховатости Ra.В качестве глубины микронеровности Rt обозначают расстояние от грунтового профиля до профиля поверхностного покрытия, т.е. максимальное расстояние между "горой" - "долиной". Средняя величина шероховатости Ra представляет среднее абсолютное расстояние между профилем покрытия и действительным профилем, который обозначают также как CLA (средняя центральная линия, т.е. арифметическое среднее отклонений профиля от средней линии. Для целей изобретения определяют Rt и Ra c помощью ФОРМ ТАЛИСУРФ ЛАЗЕР (РАНК ТЕЙЛОР ХОБСОН Инк.). Определение шероховатости проводили согласно BS 1134.Средняя толщина разделительного слоя составляет предпочтительно приблизительно от 3 г/м2, особенно приблизительно до 1,5 г/м2 (в расчете на твердое вещество). Данные по толщине слоя в г/м2 позволяют сделать вывод о практическом или торговом наносимом количестве. Эти данные обычно используют для пленочных субстратов. Они означают, что предпочтительная толщина слоя около 0,5-2 мкм соответствует, например, наносимому количеству от 0,5 до 2 г/м2 (в расчете на сухое вещество или высушенное готовое покрытие).Торговые полисилоксановые системы можно подразделять на системы, содержащие растворители, также на водные системы и на системы, не содержащие растворителей, которые можно отверждать или сшивать термическим путем, ультрафиолетовым облучением или электронным излучением. Для нанесения этих слоев, содержащих полисилоксан, на эластичную подложку можно использовать классические способы: низкое давление (прямое, косвенное, нанесение покрытия несколькими валками), ракель Мейера, нанесение покрытия реверсивными валками (реверсивные валки), нанесения покрытия с несколькими валиками (например, 5-валковое устройство для нанесения покрытий) и т.д. После нанесения покрытия слоя полисилоксана подвергают сшиванию.Сшиваемые полиорганосилоксановые системы представляют собой жидкотекучие материалы, которые содержат функциональные группы, для которых существует множество возможностей сшивания. В частности, их можно подвергать термическому сшиванию, сшиванию ультрафиолетовым облучением или электронным излучением. Кроме того, можно добавлять катализаторы сшивания, как перекиси, азосоединения или металлорганические соединения. С технической точки зрения очень важным является так называемое перекисное сшивание при помощи соединений, образующих радикалы, как, например, перекиси бис-(2,4-дихлорбензоила), перекиси дибензоила, перекиси дикумила, трет-бутилпербензоата или 2,5-бис-(трет-бутил-перокси)-2,5-диметилгексана.В качестве сшиваемых полиорганосилоксановых систем принимают во внимание полиорганосилоксаны, которые на 1 молекулу содержат по меньшей мере две связанные с Si-атомами алкенильные или аралкенильные группы. В качестве примера следует назвать полиалкилалкенилсилоксаны или полиарилалкенилсилоксаны. В этом случае число атомов углерода в алкильной группе составляет преимущественно от 1 до 18. Предпочтительными примерами алкильных или арильных групп являются метил и фенил. Примерами алкенильных групп являются винил и аллил. Молярное отношение алкильных или арильных групп к алкенильным группам в полиалкилалкенилсилоксане или полиарилалкенилсилоксане составляет предпочтительно от 0,02 до 0,3 мол.%. В качестве катализатора сшивания можно применять катализаторы типа платины, например гексахлороплатино(N)-кислоту, чтобы содействовать полимеризации алкенильных групп.Далее, содержащие винильные группы полиорганосилоксаны можно сшивать при помощи серы. При этом содержание винильных групп в сшиваемых силиконах должно составлять от 1 до 4 мол.% и количество серы 2%.Полиорганосилоксаны можно сшивать также реакцией присоединения Si-H двойными связями. Используемые катализаторы представляют собой соли и комплексы благородных металлов, причем наибольшее значение придается производным платины.Меркаптофункциональные полисилоксаны можно получать фотохимическим путем через присоединение HS-групп к аллилльным или винильным группам в присутствии фотоинициаторов. Предпочтительные меркаптоалкильные остатки содержат атомы углерода в количестве от 1 до 4, причем другие органические остатки меркаптофункциональных полисилоксанов имеют предпочтительно от 2 до 3 атомов углерода или являются фенилом. Используемый для реакции метилвинилполисилоксан содержит предпочтительно от около 3 винильных групп на молекулу и используется в таком количестве, что получается от 0,2 до 1,0 Si-связанных винильных остатков на 1 Si-связанный меркаптоалкильный остаток. В случае необходимости можно присоединять обычный гелеобразующий ингибитор, как, например, дигидроксифенолы и их алкильные производные, а также в случае необходимости фотосенсибилизатор, как, например, ароматические кетоны, как ацетофенон или бензофенон, или азосоединения, как нитрил азобисизомасляной кислоты. Подходящие системы описаны, например, в патенте DE-PS 2622126.Эпоксифункциональные полиорганосилоксаны также можно сшивать в присутствии кислот Льюиса, образованных фотохимическим путем, например, из n-хлорбензолдиазонийгексафторфосфата; силиконы, содержащие акриловые группы, можно сшивать также фотохимическим путем.Предпочтительные способы используют ультрафиолетовое облучение. Причины этого заключаются в том, что используют небольшое количество тепла и поэтому пленка не подвергается вытягиванию, при этом можно использовать меньшую толщину. Сшиваемые ультрафиолетовыми лучами системы обычно имеют низкую вязкость и поэтому могут проще модифицироваться присадками. Механизм сшивания в значительной степени нечувствителен относительно добавляемых присадок. Можно добавлять большие количества наполнителя, не оказывая влияния на нанесение покрытия.Сшивание при помощи



Класс B32B27/20 наполнителей, пигментов, веществ, содействующих тиксотропии
Класс B32B7/06 с легко разделяемыми слоями