способ получения термоклейкой подкладки с точками из термопластичного полимера и термопластичный полимер, используемый в вышеуказанном способе

Формула изобретения

1. Способ получения термоклейкой подкладки, при котором на лицевую сторону основы подкладки, представляющей собой текстильную основу или основу нетканого типа, наносят точки термопластичного полимера и подвергают изнаночную сторону основы подкладки электронной бомбардировке, отличающийся тем, что точки термопластичного полимера выполнены из термопластичного полимера на основе, по меньшей мере, одного функционально замещенного полимера, содержащего функциональные группы, способные вступать в реакцию со свободными радикалами под действием электронной бомбардировки, и/или сами являющиеся генераторами свободных радикалов при воздействии электронной бомбардировки, при этом глубину проникновения электронов в точки полимера регулируют таким образом, чтобы достичь на ограниченной глубине е по отношению к средней толщине Е точек полимера самосшивания вышеуказанного функционально замещенного полимера.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что точки термопластичного полимера выполнены из термопластичного полимера на основе, по меньшей мере, одного функционально замещенного полимера, у которого функциональные группы содержат ненасыщенные этиленовые группы, такие, как акрилатные, метакрилатные, аллильные, акриламидные группы, группа виниловых эфиров, остатки стирола, малеиновой или фумаровой кислоты.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что точки термопластичного полимера выполнены из термопластичного полимера на основе по меньшей мере одного функционально замещенного полимера, у которого функциональные группы содержат лабильные фрагменты, энергия связей которых меньше, чем энергия обычных связей углерод-углерод или углерод-водород.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что лабильный фрагмент содержит связь углерод-хлор С-Cl или триольную группу S-H.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области получения термоклейких подкладок, представляющих собой текстильные основы или основы нетканого типа, на поверхность которых наносят точки термопластичного полимера, способного в дальнейшем прикрепляться к предмету одежды, с целью его упрочнения под действием определенного приложенного давления при нагревании. Изобретение, в частности, относится к способу получения указанной подкладки с использованием электронной бомбардировки с целью локального изменения температуры плавления и/или вязкости термопластичного полимера; изобретение также относится к термопластичному полимеру, специально разработанному для использования в вышеуказанном способе.

Одна из наиболее сложных для решения проблем, с которыми сталкиваются при изготовлении термоклейкой подкладки, заключается в опасности прокола основы подкладки во время нанесения термоклейкой подкладки на предмет одежды с целью его упрочнения при помощи давления при высокой температуре. Фактически температура, выбранная с целью осуществления указанного нанесения при нагревании, должна быть достаточной для расплавления точки полимера таким образом, чтобы расплавленный указанным способом полимер мог перераспределяться и прилипать к волокнам или к нитям на поверхности предмета одежды. Однако часто случается, что подобное перераспределение происходит не только на поверхности, и расплавленный полимер просачивается сквозь волокна или нити и выходит на противоположную поверхность основы подкладки. Это не отражается на внешнем виде, за исключением тех случаев, когда подкладка является декоративным элементом или образует внутреннюю сторону одежды. Во всяком случае, следствием подобного прокола является локальное повышение жесткости подкладки и, следовательно, предмета одежды, что может оказаться противоположным ожидаемому эффекту. Он может также привести в процессе прикрепления подкладки к слипанию на обратной стороне ткани, такой как подкладочный материал и декоративная ткань, что приводит к снижению качества одежды.

Чтобы решить эту проблему, было предложено получать термоклейкую подкладку, пятна термопластичного полимера которой содержат два слоя, наложенных друг на друга, а именно: первый слой соприкасается с лицевой стороной основы подкладки, а второй слой располагают строго поверх первого. Безусловно, компоненты двух слоев выбирают таким образом, чтобы во время наложения при помощи давления при нагревании на действие температуры реагировал бы только термопластичный полимер второго слоя. Распространение термопластичного полимера может в этом случае происходить только на предмет одежды, при этом первый слой выполняет роль своеобразного барьера, препятствуя распространению полимера на основу подкладки.

На практике указанный способ формирования двух слоев, наложенных друг на друга, имеет ряд недостатков, в частности трудно осуществить наложение двух слоев, а также существует опасность их расслаивания.

Чтобы устранить подобные недостатки, заявителем во французском патенте Fr 2606603 было предложено использовать природные химические продукты для воздействия на термопластичный полимер с целью частичного изменения его химической структуры, по крайней мере, на границе соприкосновения с основой подкладки с тем, чтобы предотвратить приклеивание термопластичного полимера к основе подкладки при воздействии тепла и/или давления и/или пара. Природные химические продукты, способные изменить химическую структуру термопластичного полимера, содержат реагент и, по крайней мере, одно реакционноспособное соединение, которое может начинать, обеспечивать и способствовать протеканию реакции между реагентом и термопластичным полимером.

Осуществление взаимодействия между реагентом и термопластичным полимером происходит либо путем смешивания двух указанных компонентов, которые затем равномерно размещают в виде пятен на основу подкладки, либо путем нанесения реагента на основу подкладки перед нанесением пятен полимера (в этом случае они не содержат реагента). Среди реакционноспособных средств рассматриваются тепловое воздействие, ультрафиолетовое излучение и электронная бомбардировка.

Заявителем в европейской заявке ЕР 0855146 А1 был также предложен способ, по которому на лицевую поверхность основы подкладки помещают точки термопластичных полимеров со средней толщиной Е, содержащие инициатор радикалов, а одну из сторон основы подвергают электронной бомбардировке, регулируя глубину проникновения электронов в пятна термопластичного полимера на толщину е по отношению к средней величине Е, с целью изменить такие физико-химические свойства термопластичного полимера, как температура плавления и вязкость. В частности согласно этому документу ограниченная толщина е составляет между 10 и 50% от средней толщины Е.

Роль инициатора радикалов заключается в создании свободных радикалов, позволяющих осуществить реакцию полимеризации в самом термопластичном полимере. Собственно инициатор радикалов не является реагентом в том смысле, в котором он рассмотрен во французском патенте Fr 2606603.

Способы, указанные в двух вышеупомянутых документах, имеют различные недостатки. Согласно французскому патенту Fr 2606603, если реагент наносят на основу подкладки перед нанесением пятен полимера, то реакция, которую осуществляют путем подачи теплоты, ультрафиолетового излучения или электронной бомбардировки, происходит на границе контакта между реагентом и термопластичным полимером. Таким образом, подобная реакция происходит в очень тонком слое. Во всех других случаях реагент согласно французскому патенту Fr 2606603 или радикальный агент согласно европейской заявке ЕР 0855146 А1 смешивают с термопластичным полимером перед нанесением пятен полимера на основу подкладки. Обычно эту смесь получают путем диспергирования полимера до получения тестообразной массы, а затем добавляют реагент или радикальный агент, подобно любой другой составной части композиции. Согласно европейской заявке ЕР 0855146 А1, смешивают с термопластичным полимером перед нанесением точек полимера на основу подкладки. Обычно эту смесь получают путем диспергирования полимера до получения тестообразной массы, а затем добавляют реагент или радикальный агент, подобно любой другой составной части композиции. Согласно европейской заявке EP 0855146 A1, чтобы получить более однородную смесь, предварительно смешивают термопластичный полимер с инициатором радикалов и подвергают эту смесь последовательно операциям плавления, экструзии и измельчения, с тем чтобы получить порошок, подобный тому, который используют для нанесения покрытия или который разбавляют для последующего приготовления водной дисперсии в форме тестообразной массы, служащей для нанесения точек полимера на основу подкладки. Однако, какими бы однородными ни были свойства смеси, в каждом нанесенном на вышеупомянутую основу подкладки пятне содержится, с одной стороны, термопластичный полимер, придающий способность к прилипанию, которая необходима для соединения основы подкладки с предметом одежды, с целью его упрочнения, а с другой стороны, реагент или радикальный агент, который обеспечивает реакционную способность под действием таких реагентов, как тепловое воздействие, ультрафиолетовое излучение или электронная бомбардировка; последняя используется в случае применения радикального агента.

В частном случае осуществления способа получения термоклейкой подкладки с использованием электронной бомбардировки, с целью изменения химической структуры термопластичного полимера, присутствие радикального агента приводит к определенным трудностям. Если в способе нанесения пятен полимера используют водную дисперсию в форме тестообразной массы, то для получения хорошей устойчивости тестообразной массы при хранении важно, чтобы входящие в ее состав компоненты были растворимы в воде. Однако продукты, которые могут быть использованы в качестве радикальных агентов, по большей части нерастворимы в воде, по крайней мере, в тех пропорциях, в которых они участвуют в приготовлении водной дисперсии, что может привести к относительной неустойчивости тестообразной массы при хранении. Кроме того, вещества, которые могут быть использованы в качестве радикальных агентов, представляют собой, в общем случае, жидкости, температуры кипения которых могут быть, в некоторых случаях, несовместимы с рабочими температурами, при которых происходит нанесение пятен полимера на основу подкладки. Таким образом, в этом случае может происходить частичное испарение радикального агента, что приводит к частичной потере и даже исчезновению реакционной способности при электронной бомбардировке. Наконец, также отмечалось, что поскольку вещества, которые могут быть использованы в качестве радикальных агентов, представляют собой, в общем случае, мономеры с низким молекулярным весом, то их поведение в смеси с термопластичным полимером сравнимо с поведением пластификатора. Указанное поведение может повлечь за собой изменение вязкости расплава термопластичного полимера, вызвать проблемы с качеством, с нанесением покрытия и привести к изменению свойств механического сопротивления, присущих полимеру, и, таким образом, повлиять на параметры прилипания.

Задачей изобретения является способ получения термоклейкой подкладки с использованием электронной бомбардировки для изменения химической структуры термопластичного полимера, которая устраняет вышеуказанные недостатки.

Эта задача легко достигается с помощью способа по изобретению, согласно которому на лицевую сторону основы подкладки, представляющей собой текстильную основу или основу нетканого типа, известным образом наносят точки термопластичного полимера и подвергают изнаночную сторону основы подкладки электронной бомбардировке. Отличительной особенностью способа по изобретению является то, что точки термопластичного полимера выполнены, по меньшей мере, из одного функционально замещенного полимера, содержащего функциональные группы, способные вступать в реакцию со свободными радикалами, которые образуются под действием электронной бомбардировки, и/или сами являются генераторами свободных радикалов при воздействии электронной бомбардировки; кроме того, глубину проникновения электронов в пятна полимера регулируют таким образом, чтобы благодаря вышеуказанным функциональным группам достичь на ограниченной глубине е по отношению к средней толщине Е пятен полимера самосшивки вышеуказанного функционально замещенного полимера.

Таким образом, все вышеуказанные недостатки смеси термопластичного полимера и радикального агента устраняются, поскольку сам термопластичный полимер обладает одновременно способностью к прилипанию и реакционной способностью под действием электронной бомбардировки.

Еще одной задачей изобретения является термопластичный полимер для термоклейкой подкладки, специально разработанный для использования в вышеуказанном способе. Указанный термопластичный полимер отличается тем, что он содержит функциональные группы, способные вступать в реакцию со свободными радикалами под действием электронной бомбардировки, и/или его функциональные группы сами являются генераторами свободных радикалов под действием электронной бомбардировки.

В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения указанные функциональные группы содержат ненасыщенные этиленовые группы, такие как акрилатные, метакрилатные, аллильные, акриламидные группы, виниловые эфиры, остатки стирола, малеиновой или фумаровой кислоты.

В соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения указанные функциональные группы содержат лабильные фрагменты, т. е. такие части, энергия связей которых меньше, чем энергия обычных связей углерод-углерод или углерод-водород. В качестве примера лабильного фрагмента можно привести связь углерод-хлор С-Cl или тиольную группу S-H.

Функциональные термопластичные полимеры в соответствии с изобретением получают двумя возможными способами. В соответствии с первым способом в реакционную массу в процессе синтеза полимера непосредственно добавляют мономеры, содержащие одну или несколько функциональных групп, способных вступать в реакцию со свободными радикалами, которые образуются под действием электронной бомбардировки, и/или являющихся генераторами свободных радикалов при воздействии электронной бомбардировки. В соответствии со вторым способом в качестве исходного соединения используют уже полученный термопластичный полимер и далее преобразуют его, прививая к его полимерной структуре желаемые функциональные группы, при этом используют известные способы получения привитых полимеров.

Размещение функциональной группы вдоль полимерной цепи оказывает значительное влияние на реакционную способность функционально замещенного полимера при действии на него электронной бомбардировки, а также на образующуюся в итоге разветвленную структуру. Функциональная группа может располагаться на конце полимерной цепи, в том числе вдоль основной цепи, или может также располагаться на боковых цепочках или прививках вдоль основной полимерной цепи.

Согласно изобретению функционально замещенный термопластичный полимер должен обязательно обладать свойствами сцепления или прилипания, необходимыми для его использования в термоклейкой подкладке. Кроме того, он должен быть подвергнут функционализации либо во время синтеза, либо с помощью дальнейшего преобразования, как это указано ранее. Таким образом, термопластичный полимер является полимером типа полиэтилена (РЕ), сополимером полиамида (соРА), полиэфиром (Pes), полиуретаном (PU) или блоксополимером полиамида и полиэфира (РВАХ). Далее приводятся примеры, которые не ограничивают настоящее изобретение: в случае скелета полиамидного типа функциональные группы располагаются на конце цепи; в случае скелета полиэтиленового типа функциональные группы располагаются на боковых цепях вдоль основной полимерной цепи; в случае скелета полиэфирного типа функциональные группы располагаются вдоль основной цепи; в случае скелета полиуретанового типа функциональные группы прививают вдоль основной цепи.

Безусловно, функционально замещенный термопластичный полимер в соответствии с изобретением выбирают таким образом, чтобы он отвечал требованиям, предъявляемым к полимерам, используемым в термоклейкой подкладке; эти требования различаются в зависимости от применяемых способов.

В частности, в соответствии с описанием настоящего изобретения, указанный полимер должен представлять собой порошок, имеющий гранулометрический состав в диапазоне от 10 до 200 m, или гранулы, если его получают из расплава.

Если формирование пятен полимера начинают с нанесения водной дисперсии в виде тестообразной массы, то полимер безусловно должен быть совместим с указанной водной дисперсией.

Если формирование происходит по способу нанесения покрытия, то функциональные группы, которые содержит термопластичный полимер, должны быть устойчивы к температуре нанесения покрытия, при этом согласно указанному способу эта температура может составлять от 150 до 225°С. Указанная термическая устойчивость необходима для того, чтобы избежать произвольного инициирования функциональными группами самосшивания. Указанная термическая устойчивость может быть повышена путем добавления антиоксиданта к функционально замещенному термопластичному полимеру.

В соответствии с изобретением температура плавления термопластичного полимера, который еще не подвергали электронной бомбардировке, должна, как правило, составлять от 70 до 150°С, а полимер с разветвленной структурой, формирующийся под действием электронной бомбардировки, имеет более высокую температуру плавления.

Согласно изобретению функционально замещенный термопластичный полимер, в соответствии с областями его применения, должен быть устойчив к машинной стирке, к сухой чистке с применением хлорированного растворителя и к действию водяного пара.

В соответствии с примером осуществления изобретения функционально замещенный полимер имеет скелет полиэтиленового типа и содержит функциональные группы метакрилатного типа. Чтобы получить указанный функционально замещенный полимер, берут исходный полимер, полученный сополимеризацией этилена и небольшого количества, порядка 3 вес.%, акриловой кислоты. Указанный исходный полимер содержит кислотные группы

прикрепленные к углеродной цепочке. В частности, речь идет о полимере ЕАА, который выпускается фирмой DOW CHEMICAL под названием Primacor 3150. Исходный полимер подвергают реакции преобразования в сложный эфир с помощью соединения эпоксидного типа формулы

которое выпускается фирмой Aldrich под названием GMA, взятого в стехиометрическом количестве. Получают функционально замещенный полимер формулы

в котором метакрилатные функциональные группы содержат ненасыщенные этиленовые связи, способные осуществлять самосшивание полимера под действием свободных радикалов, образующихся при электронной бомбардировке. В частности, речь идет о бомбардировке электронами с энергией по крайней мере 70 кэВ и с дозой порядка от 10 до 100 кГр изнаночной стороны основы подкладки, лицевая сторона которой содержит пятна функционально замещенного полимера. Энергия и низкая доза позволяют ограничить действие электронов на определенную глубину е, ограниченную средней толщиной нанесенных пятен полимера. Таким образом, формирование разветвленной структуры функционально замещенного полимера происходит только на указанную глубину е пятна полимера, вблизи основания вышеуказанного пятна полимера, т.е. той его части, которая контактирует с основой подкладки. Самосшитый полимер имеет температуру плавления, более высокую, чем температура плавления исходного несамосшитого функционально замещенного полимера, так что во время нанесения подкладки на изделие, с целью его упрочнения, самосшитое основание точки полимера растекается хуже, чем остаток точки полимера, что позволяет избежать образования прокола.

Можно привести второй и третий примеры функционально замещенных полимеров, имеющих скелет полиэтиленового типа.

Во втором примере представлены функциональные группы стирольного типа. Исходный полимер получают сополимеризацией этилена и приблизительно 10 вес.% оксиэтилметакрилата. Речь может идти о полимере ЕНЕМА, который выпускается фирмой Neste Chemical под названием NRT 354. Он вступает в реакцию с производным м-изопропенила формулы

которое выпускается фирмой American Cyanamid под названием TMI, с образованием функционально замещенного полимера общей формулы

В третьем примере представлены функциональные группы акрилатного типа. Исходный полимер получают сополимеризацией этилена и приблизительно 16 вес.% винилового спирта. Речь может идти о полимере EVOH, который выпускается фирмой Bayer под названием Levasint 5-31. Он вступает в реакцию с соединением акриловой кислоты с образованием функционально замещенного полимера общей формулы

Во всех случаях условия проведения различных реакций определяют так, чтобы получить функционально замещенный полимер, который содержит функциональные группы в необходимой пропорции, позволяющие получить желаемый результат, а именно обеспечить под действием электронов локальное увеличение температуры плавления (благодаря формированию саморазветвленной структуры в вышеуказанном функционально замещенном полимере), и который, кроме того, соответствует режимам нанесения термоклейкой подкладки основы, на которой располагаются точки функционально замещенного полимера.