Способ изготовления термоприклеиваемой бортовки - RU2161007C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к области термоприклеиваемых бортовок, которые являются подложками из ткани или нетканого материала, с нанесенными на их одну лицевую сторону каплями из термоплавкого полимера, способными в дальнейшем приклеиваться к усиливаемой детали одежды под действием прилагаемого определенного давления с нагреванием. Конкретнее, оно относится к способу изготовления такой бортовки с применением бомбардировки электронами для местного изменения температуры плавления и/или вязкости термоплавкого полимера. Оно также относится к термоприклеиваемой бортовке, полученной указанным способом, у которой точки из термоплавкого полимера по их толщине имеют дифференцированную температуру плавления или вязкости.

Среди всех проблем, встречающихся в области термоприклеиваемых бортовок, одной из наиболее трудноразрешимых проблем является риск сквозного проникновения полимера через бортовочную подложку во время наложения термоприклеиваемой бортовки горячей прессовкой на усиливаемую деталь одежды. Действительно, температура, которую выбирают для такого горячего наложения бортовки, должна обеспечивать возможность плавления точки из полимера, чтобы полимер, расплавленный таким образом, мог растекаться и приклеиваться к поверхности волокон или нитей одежды. Однако, часто случается, что такое растекание происходит не только по поверхности, но что полимер просачивается через волокна или нити и появляется на противоположной поверхности бортовочной подложки. Это не влияет на эстетический вид, если бортовка не предназначена быть видимой и образовывать заднюю лицевую сторону одежды. В любом случае действие такого сквозного проникновения полимера приводит к местному увеличению жесткости бортовки и, следовательно, детали одежды, что может противоречить желаемому результату. Это также может вызвать прилипания к подкладочным тканям, как например, к подкладке и деталям из обшивочной ткани, что ухудшает качество одежды.

Для преодоления этой трудности уже предлагалось изготавливать термоприклеиваемую бортовку с каплями из термоплавкого полимера, содержащими два слоя, уложенных один на другой, а именно, первый слой, соприкасающийся с лицевой стороной бортовочной подложки, и второй слой, расположенный точно над первым слоем. Конечно, компоненты двух слоев выбирают так, чтобы во время наложения слоев горячей прессовкой на детали одежды на действие температуры реагировал бы только термоплавкий полимер второго слоя. В этом случае термоплавкий полимер может диффундировать только к детали одежды, при этом первый слой в какой-то степени действует в качестве барьера, предотвращающего диффундирование к бортовочной подложке.

На практике этот способ использования двух слоев обладает недостатками, в частности, заключающимися в трудности наложения слоев один на другой и возможности их расслаивания.

Для устранения этих недостатков заявители в патенте Франции 2606603 уже предлагали использование средства химической природы, действующего на термоплавкий полимер в направлении модифицирования, по крайней мере, частично его химической структуры, по крайней мере, на поверхности соприкосновения с бортовочной подложкой, чтобы предотвратить проникновение термоплавкого полимера через бортовочную подложку под действием тепла, и/или давления, и/или пара. Это средство, которое по своей химической природе пригодно для модифицирования химической структуры термоплавкого полимера, содержит по меньшей мере одно активное вещество и по меньшей мере одно активное средство, применяемое для инициирования, обеспечения и ускорения реакции между активным веществом и термоплавким полимером.

В источнике подробно перечислены различные виды активных веществ, а именно термореактивные продукты, карбамидная смола, в частности, карбамидоформальдегидная смола и меламиноформальдегидная смола, простые молекулы или полимеры, несущие по меньшей мере одну изоцианатную функцию, блочные или нет, простые молекулы или полимеры, несущие по меньшей мере одну азиридиновую функцию, модифицированные полимеры, несущие по меньшей мере одну активную химическую функцию, в частности эпоксифункцию или винилфункцию.

Среди активных средств перечислялись нагревание, облучение ультрафиолетовыми лучами, бомбардировка электронами. Как указывалось, это активное средство может быть использовано в присутствии катализатора. Точнее, когда активным средством для проведения реакции сшивания термоплавкого полимера и модифицированного полимера с виниловой активной функцией является облучение ультрафиолетовыми лучами, предусматривается проведение последнего при контактировании с фотоинициаторами.

Вопросом, более относящимся к бомбардировке электронами в качестве активного средства, является введение в смесь термоплавкого полимера и активного вещества фотоингибитора с целью ограничения распространения химической реакции модификации. Бортовочную подложку, покрытую этой смесью, пропускают перед источником фотонов или электронов, расположенным с непокрытой стороны подложки, так чтобы частицы, предпочтительно, бомбардировали отверстия или перфорации подложки, находящиеся напротив термоплавкого полимера.

На практике оказалось невозможным получение удовлетворительных результатов при условиях, описанных в патенте Франции 2606603, с использованием бомбардировки электронами в качестве активного средства, несмотря на весь интерес, проявленный к этому способу. Этой неудаче способствуют трудность контроля за распространением химической реакции с помощью фотоингибиторов и трудность действия, предпочтительно, на уровне отверстий или перфораций бортовочной подложки, находящихся напротив термоплавкого полимера.

Цель заявителей - это предложить способ изготовления термоприклеиваемой бортовки, используя бомбардировку электронами для изменения химической структуры термоплавкого полимера, что устраняет вышеизложенные трудности.

Согласно этому способу на переднюю лицевую сторону бортовочной подложки, выбранной из подложек из тканей и нетканых материалов, известным образом наносят капли из термоплавких полимеров со средней толщиной E, а одну из лицевых сторон указанной подложки подвергают бомбардировке электронами.

Так как согласно отличительному признаку изобретения точки из термоплавких полимеров содержат радикальный активатор и лишены фотоингибитора, то глубину проникновения электронов в капли из термоплавкого полимера регулируют с целью видоизменения физико-химических свойств термоплавкого полимера, выбранных из температуры плавления и вязкости, на толщину e по отношению к средней толщине E.

Назначение радикального активатора - это образование радикалов, делающих возможным инициирование реакции полимеризации в самом термоплавком полимере. Он сходен с фотоинициатором, предложенным в патенте Франции 2606603, когда в качестве активного средства используется облучение ультрафиолетовыми лучами. Поэтому радикальный активатор, строго говоря, не является активным веществом в значении, предусмотренном в патенте Франции 2606603.

Этот радикальный активатор, предпочтительно, является активатором акрилового типа, в частности, триметилолпропантриметакрилатом или триметилолпропантриакрилатом. Эти два соединения представляют собой мономеры с акриловой функцией и не входят в подробный перечень активных веществ в патенте Франции 2606603.

Благодаря наличию радикального активатора и отсутствию фотоингибитора можно достигнуть структурного модифицирования термоплавкого полимера на ограниченной толщине e каждой точки на термоприклеиваемой бортовке.

В первом варианте осуществления изобретения бомбардировке электронами подвергают заднюю лицевую сторону бортовочной подложки, при этом регулируют глубину проникновения электронов, чтобы достигнуть видоизменения физико-химических свойств на толщину e в пределах 10 - 50% от средней толщины E, причем это видоизменение состоит в повышении температуры плавления или увеличении вязкости термоплавкого полимера.

Во втором варианте осуществления изобретения бомбардировке электронами подвергают переднюю лицевую сторону бортовочной подложки, при этом регулируют глубину проникновения электронов, чтобы достигнуть видоизменения физико-химических свойств на ограниченную толщину в пределах 50 - 90% от средней толщины E, причем это видоизменение состоит в снижении температуры плавления или уменьшении вязкости термоплавкого полимера.

В любом случае каждую точку из полимера образуют нанесением единственного слоя, а после бомбардировки электронами указанный слой обладает температурой плавления и/или вязкостью, различающимися между первой, нижней зоной, которая находится в соприкосновении с тканевой подложкой и которая имеет данную температуру плавления и/или вязкость, и второй, верхней зоной, которая имеет температуру плавления или вязкость меньше, чем у термоплавкого полимера в первой зоне.

Когда термоприклеиваемую бортовку будут горячей прессовкой накладывать на деталь одежды, вторая зона, которая соприкасается с деталью одежды и которая имеет наименьшую температуру плавления, будет в наибольшей степени реагировать на действие тепла, в то время как первая зона, которая имеет более высокую температуру плавления, не будет реагировать или будет реагировать в меньшей степени. Следовательно, эта первая зона в какой-то степени служит в качестве барьера для протекания термоплавкого полимера второй зоны.

В любом варианте осуществления изобретения происходит изменение температуры и/или вязкости, которое является постепенным по толщине капли. Следовательно, нет никакого риска расщепления или расслоения между двумя слоями разной плотности, как это происходит при осуществлении способа с использованием двух слоев, при котором каждая точка состоит из двух слоев разной твердости, так что всегда существует вероятное место разрыва между слоями.

Следует отметить, что пучок электронов, генерируемый промышленными электронными пушками, не оказывает равномерное действие по толщине данного вещества. По мере того, как пучок электронов проникает внутрь вещества, количество электронов или доза постепенно уменьшается с глубиной до тех пор, пока оно не станет равным нулю на определенной глубине, которая зависит от напряжения ускорения пучка электронов. Например, при электронной пушке, чье напряжение ускорения равно 150 кВ, предполагается, что электронная доза исчезает на глубине 200 мкм при плотности материала, равной 1. В этом случае доза все еще составляет порядка 50% на глубине порядка 130 мкм.

Для достижения видоизменения физико-химических свойств термоплавкого полимера, так чтобы нижний слой точки из этого полимера оказывал желаемое действие в качестве барьера, устраняя сквозное проникновение через термоприклеиваемую бортовку, необходимо было иметь электронную дозу, которая достигала бы радикального активатора. Регулирование глубины проникновения электронов, как это предлагается по способу согласно изобретению, следовательно, направлено на то, чтобы достаточная электронная доза могла проникать на ограниченную толщину e термоплавкого полимера, т.е. на толщину, на которой добиваются видоизменения физико-химических свойств.

Учитывая то, что промышленные электронные пушки стандартизованы и что невозможно легкое изменение их напряжения ускорения, то в соответствии со способом по изобретению глубину проникновения пучка электронов в капли из термоплавкого полимера уменьшают помещением фильтра между пучком электронов и бортовочной подложкой.

Действие этого фильтра заключается в искусственном уменьшении глубины проникновения пучка электронов в термоплавкий полимер и, следовательно, в точном регулировании действительно эффективной глубины проникновения.

Тип фильтра, которым, в частности, может быть лист бумаги и, в особенности, его толщина зависят от материала, составляющего бортовочную подложку, и толщины e, для которой желательно видоизменение физико-химических свойств.

Например, при электронной пушке с напряжением ускорения, равным 150 кВ, вставляют фильтр, изготовленный из бумаги весом около 50-60 г/м².

Режим бомбардировки электронами, а также вид и количество радикального активатора, предпочтительно, выбирают таким образом, чтобы в зоне, подвергающейся бомбардировке электронами, температура плавления термоплавкого полимера изменялась в ту или иную сторону на величину, равную порядка 10-20^oC.

Изобретение легче понять при чтении следующего описания вариантов выполнения термоприклеиваемой бортовки, на которой точки из однослойного термоплавкого полимера имеют дифференцированную температуру плавления, со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 схематически показывает вид в плане в увеличенном масштабе термоприклеиваемой бортовки;
фиг. 2 схематически показывает в разрезе указанную бортовку в месте расположения полимерной капли.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
На чертежах показано, что термоприклеиваемая бортовка 1 состоит из подложки 2 и капель 3 из термоплавкого и термоприклеиваемого полимера. Подложка может быть либо собственно тканевой подложкой тканого, основовязального или уточновязального типа, либо подложкой из нетканого материала. Капли 3 из термоплавкого полимера расположены на всей или части поверхности одной из двух лицевых сторон подложки 2, называемой передней лицевой стороной. Она является той передней лицевой стороной, которая предназначена для наложения на заднюю лицевую сторону защищаемой или усиливаемой детали одежды.

Термоплавкий полимер относится к известному типу и выбран из полиамидов, полиэтиленов, полиуретанов, сложных полиэфиров, карбамидной смолы... Он также может быть сополимером. Важно то, чтобы данный полимер мог действовать при температуре горячей прессовки детали одежды путем местного расплавления и сцепления с волокнами или нитями на задней лицевой стороне детали одежды.

Капли из полимера обычно наносят в виде водной дисперсии, которую затем подвергают тепловой обработке для испарения растворителя и агломерации частиц термоплавкого полимера для их закрепления вновь на подложке. Капли из полимера наносят любым обычным способом, в частности способом ротационной трафаретной печати и т.п.

На практике в зависимости от вида подложки капли из полимера на поверхности бортовочной подложки имеются в количестве порядка 5 -20 г/м².

Водная дисперсия термоплавкого полимера, кроме того, содержит радикальный активатор, т.е. соединение, которое способно образовывать свободные радикалы под действием бомбардировки электронами, и лишена фотоингибитора.

В качестве неисключительного примера радикальным активатором может быть активатор акрилового типа, а именно триметилолпропантриметакрилат или триметилолпропантриакрилат. По отношению к термоплавкому полимеру доля радикального активатора может быть в пределах 5 - 20 мас. %.

В первом варианте осуществления изобретения после нанесения водной дисперсии термоплавкого полимера и ее последующей тепловой обработке с целью испарения воды, содержащейся в дисперсии, и агломерации смеси термоплавкого полимера и радикального активатора подвергают бомбардировке электронами заднюю лицевую сторону 2b бортовочной подложки 2, т.е. ту лицевую сторону, которая не содержит капли 3 из полимера. Электроны проходят через нити или волокна 4 подложки 2 и проникают в каплю из полимера 3, где они сталкиваются с радикальным активатором. Под действием этих электронов радикальный активатор образует свободные радикалы, которые вызывают реакции сшивания в зоне 3a термоплавкого полимера. В этом варианте осуществления изобретения глубину проникновения электронов, количество и вид радикального активатора выбирают таким образом, чтобы желаемому видоизменению физико-химических свойств, а именно увеличению температуры плавления или вязкости термоплавкого полимера подвергалась бы только зона 3a термоплавкого полимера, которая находится в соприкосновении или в непосредственной близости с волокнами или нитями 4 подложки и подвергается действию электронов.

На фиг. 2 пунктирной линией 5 схематически показано место отделения этой первой зоны 3a с модифицированной структурой от второй зоны 3b с немодифицированной структурой. Это действие на самом деле является постепенным по толщине капли. В любом случае при контролируемом действии бомбардировки электронами возникает дифференциация по толщине каждой капли 3 из полимера. Эта дифференциация, вызываемая определенным сшиванием, в этом первом примере проявляется в увеличении температуры плавления термоплавкого полимера, составляющего первую зону 3a. Что касается второй зоны 3b, не подвергнутой значительному модифицированию под действием электронов, то в ней температура плавления остается неизменной.

Следует отметить, что каждая капля из термоплавкого полимера, в которую проникают электроны, представляет собой твердую среду. Следовательно, реакции сшивания, возникающие благодаря свободным радикалам, распространяются только очень незначительно в противоположность тому, что могло бы происходить, если имелась бы жидкая среда.

При наложении горячей прессовкой термоприклеиваемой бортовки на деталь одежды при температуре, обычно применяемой для рассматриваемого полимера, реагирует, т.е. приобретает свою адгезионную способность вследствие плавления термоплавкого полимера только вторая зона 3b каждой капли 3. Вследствие повышения температуры плавления полимера, содержащегося в первой зоне 3a, температура наложения бортовки оказывается недостаточной для того чтобы вызвать реагирование полимера в этой зоне. Таким образом, во время наложения бортовки с ее прижатием полимер во второй зоне 3b не может просачиваться сквозь волокна или нити 4 подложки 2. Такое просачивание предотвращается первой зоной 3a капли 3, которая не реагирует и служит в качестве барьера.

Чтобы действие этого барьера было эффективным без уменьшения сверх меры адгезионной способности каждой капли 3, рабочий режим и, в частности, глубину проникновения электронов выбирают таким образом, чтобы относительная толщина первой зоны 3a была в пределах 10 - 50% от общей толщины точки из полимера 3, предпочтительно в пределах 10-20%.

В качестве термоплавких полимеров использовали полиамиды, полиэтилены низкого давления или полиуретаны, а в качестве радикальных активаторов - триметилолпропантриметакрилат или триметилолпропантриакрилат в количестве 5 - 20% от веса полимера. Термоплавкий полимер наносили на бортовочную подложку в количестве 9-16 г/м². Электронную пушку применяли с дозами в пределах 10-75 кГр и напряжениями ускорения 100-200 кВ. Глубину проникновения электронов регулировали введением фильтров из бумаги, имеющей вес в пределах 50-100 г/м². Наилучшие результаты были получены со смесью полиэтилена низкого давления в качестве термоплавкого полимера и триметилолпропантриметакрилата в качестве радикального активатора, причем последний присутствовал в количестве 20 мас.% относительно термоплавкого полимера. Смесь этих двух компонентов первоначально приготавливали в виде водной дисперсии, служащей для нанесения капель из полимера. Эти наилучшие результаты были получены при использовании дозы электронов, равной 50 кГр, и фильтра из бумаги весом 56 г/м². Как показали испытания на приклеивание, по сравнению с контрольным образцом, не подвергавшимся бомбардировке электронами, при аналогичных условиях и при аналогичной температуре наблюдалось значительное увеличение прочности сцепления. Кроме того, проводились испытания на пропускаемость, при которых сгибали образец бортовки так, чтобы две задние лицевые стороны, не имевшие капель из термоплавкого полимера, соприкасались одна с другой, и измеряли силу, необходимую для разделения этих двух лицевых сторон после приложения давления при температуре в пределах 150-170^oC. У образцов, подвергавшихся бомбардировке электронами, эти испытания показали фактическое отсутствие сил на такое разделение, которые указывали бы на прохождение термоплавкого полимера через бортовочную подложку. В противоположность этому у контрольного образца, не подвергавшегося бомбардировке электронами, эти силы оставались значительными. При температуре наложения, равной 150^oC, они составляли порядка 25-30% от величины сил сцепления, т. е. сил, необходимых для отделения передней лицевой стороны образца, наложенного на данное изделие.

Относительное количество радикального активатора по отношению к термоплавкому полимеру можно было бы уменьшить проведением предварительного смешивания, чтобы обеспечить более тесный контакт между радикальным активатором и термоплавким полимером. С этой целью термоплавкий полимер и радикальный активатор смешивают в виде порошков, а эту смесь подвергают последующим операциям плавления, экструзии и дробления для получения порошка, который затем помещают в водную дисперсию с образованием пасты, служащей для нанесения точек из термоплавкого полимера на переднюю лицевую поверхность бортовочной подложки.

Кроме того, следует отметить, что это повышение температуры плавления термоплавкого полимера может быть также достигнуто введением в дисперсию полимера отверждающегося наполнителя, т. е. наполнителя, который под действием бомбардировки электронами будет необратимо полимеризоваться и отверждаться, будучи, следовательно, уже не реагирующим при нагревании, как это происходит в случае термоплавкого полимера. Акриловые мономеры относятся к числу отверждающихся наполнителей. Таким образом, если радикальный активатор сам относится к акриловому типу, то он также может отчасти являться отверждающимся наполнителем.

В другом варианте осуществления изобретения электронами бомбардируют переднюю лицевую сторону 2a подложки 2. Режимы бомбардировки электронами, термоплавкие полимеры и активаторы выбирают таким образом, чтобы иметь эффект, противоположный эффекту в первом примере, а именно уменьшение температуры плавления и/или вязкости полимеров под действием бомбардировки электронами. Кроме этого, различия остаются в силе вышеизложенные соображения.

В этом случае сополимер в зоне, подвергающейся бомбардировке электронами, понижает свою температуру плавления со 140 до 100-120^oC.

Реферат

Изобретение относится к технологии изготовления термоприклеиваемых бортовок, являющихся подложками для тканей или нетканых материалов. На переднюю лицевую сторону бортовки наносят капли из термоплавкого полимера, содержащие радикальный активатор, но не включающие фотоингибитор и имеющие среднюю толщину Е. Одну из лицевых сторон - переднюю или заднюю - подвергают бомбардировке электронами, регулируя глубину их проникновения в капли полимера для обеспечения видоизменения температуры плавления и вязкости на ограниченной толщине относительно средней толщины Е. Полимер не растекается по поверхности и не просачивается на противоположную поверхность бортовки или другие детали одежды. Не увеличивает жесткость бортовки. 10 з.п.ф-лы, 2 ил.

Формула