CN1190555A - 制造热粘合内衬的工艺及所制得的热粘合内衬 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制造热粘合内衬的方法,在此方法中,平均厚度为E的热熔性聚合物颗粒(3)沉积在内衬支撑(2)的前面(2a)上,该支撑可选用纺织或非织造支撑,支撑(2)的表面(2a,2b)之一要接受电子轰击,在此,由于热熔性聚合物颗粒(3)含有自由基活化剂,而没有光抑制剂,电子在热熔性聚合物颗粒(3)中的穿透深度可进行调节,以便获得热熔性聚合物物理化学性能的改性,如熔化温度和粘度,相对于平均厚度E,电子穿透深度的调节范围为有限厚度e。

Description

制造热粘合内衬的工艺 及所制得的热粘合内衬

本发明涉及纺织或非织造支撑热粘合内衬领域，内衬的一面附着上热熔性聚合物颗粒，此后加热时在一定的压力作用下，热熔性聚合物能够粘合到加固的外层上。更确切地说，本发明涉及制造这种内衬的一种方法，该方法要对内衬进行电子轰击。以便局部改善热熔性聚合物的熔化温度和/或粘度。本发明还涉及通过上述方法得到的热粘合内衬，在该内衬中，热熔性聚合物颗粒在不同厚度有不同的熔化温度或粘度。

在热粘合内衬领域遇到的所有问题中，最难解决的问题之一是在对要加固的热粘合内衬外层施加热压力过程中，可能会刺穿内衬支撑。事实上，用于加热的温度必须能使聚合物颗粒熔化，这样，熔化后的聚合物就能分布并附着到外层的表面纤维或长丝上。然而，经常发生的是这种分布不只在表面上，聚合物会蠕流透过纤维或长丝而出现在内衬支撑的另一面上。这并不影响内衬的审美效果，除非该内衬要制成可以看得见的，并形成外层的后表面。在任何情况下，这种刺穿的作用都是局部增加内衬的刚度，因而也增加了外层的刚度，这可能与预期的效果相反。它也可以迫使附着在内衬织物如内衬和部分贴边衣服上，这对外层的质量是不利的。

为了解决这一困难，已有人提出生产热粘合内衬时使用包括两个重叠层的热熔性聚合物颗粒，即第一层与内衬支撑的表面相接触，第二层精确地沉积到第一层上。当然要确定两层的组成，以致于当对外层加压时，只有第二层的热熔性聚合物才对温度的变化有反应。在此情况下，热熔性聚合物只向外层上扩散，而不会向内衬支撑扩散，在某种程度上第一层起着阻挡层的作用。

实际上，这一双层技术有其缺点，特别是将两层叠合在一起的困难和两层剥离的危险。

为了克服这些缺点，文件FR2606603中提出采用化学特性的方法对热熔性聚合物施加作用，以期至少局部的、起码是在与内衬支撑的界面处改善其化学结构，从而防止热熔性聚合物在热和/或压力和/或蒸气的作用下穿过内衬支撑而连接。这一化学特性方法适用于包括至少一种反应物质和至少一种反应方法的热熔性聚合物的化学结构的改善，反应方法用于引发、保证和促进反应物质和热熔性聚合物之间的反应。

不同种类的反应物质都做过明确的引述，比如，热固性产品、聚脲树脂、特别是脲-甲醛和苹果酰胺、简单的分子或聚合物含有至少一个异氰酸酯基团，嵌段或不嵌段，简单的分子或聚合物至少含有一个氮丙啶基团，改性聚合物含有至少一个反应化学功能团，特别是环氧基团和乙烯基。

引述的反应方法除加热、还有紫外辐射、电子轰击。曾指出这一反应方法可在催化剂存在的条件下使用。更确切地说，当热熔性聚合物的交联反应方法和含有乙烯反应基团的改性聚合物的反应方法是紫外辐射时，要提供后者参与与光引发剂产品的接触。

对于更为特殊的电子轰击作为反应方法，为了限制改进化学反应的传递，要在热熔性聚合物和反应物质的混合物中加入光抑制试剂。涂敷有该混合物的内衬支撑从位于支撑未涂敷面的光子或电子源前通过，这样，粒子就完全轰击热熔性聚合物另一面的支撑的孔洞或孔眼。

实际上，在文件FR 2 606 603所述的条件下，使用电子轰击作为反应方法已经证明不可能获得满意的结果，尽管人们对这一技术很感兴趣。造成这一结果的原因是难以在光抑制试剂的帮助下监测化学反应的传递，以及难以在热熔性聚合物另一面的内衬支撑的孔洞或孔眼水平上优选地起作用。

申请人的目的是提出一种制造热粘合内衬的方法，该方法使用电子轰击来对热熔性聚合物的化学结构进行改性，从而克服了上述困难。

根据此方法，平均厚度为E的热熔性聚合物的颗粒以已知的方法沉积到内衬支撑的前面，内衬支撑可选用纺织支撑和非织造支撑，上述支撑的一个面要接受电子轰击。

根据本发明的一个特征，由于热熔性聚合物颗粒含有自由基活化剂而没有光抑制剂，为了获得热熔性聚合物物理化学性能的改善，如熔化温度和粘度，可以在相对于平均厚度E的厚度e的范围内调节电子在热熔性聚合物颗粒中的穿透深度。

自由基活化剂的作用是产生自由基从而能够引发热熔性聚合物本身的聚合反应。这与文件FR 2 606 603中使用紫外辐射作为反应方法时所提供的光引发剂的作用相类似。因此，严格地讲，自由基活化剂并不是文件FR 2 606 603所提供的反应物质。

这种自由基活化剂最好是丙烯酸类型的，特别是三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。这两种化合物是具有丙烯酸基团的单体，并不形成文件FR 2 606 603中所明确列出的反应物质一部分。

正是由于自由基活化剂，由于不用光抑制剂，才有可能在每个热粘合内衬点上有限厚度e范围内获得热熔性聚合物的结构改性。

在第一个变化的实施例中，内衬支撑的后面接受电子轰击，调节电子的穿透深度以获得平均厚度E的10％到50％的厚度e范围内的物理化学性能改性，改性在于提高了热熔性聚合物的熔化温度或粘度。

第二个变化的实施例，内衬支撑的前面接受电子轰击，调节电子的穿透深度以获得平均厚度E的50％到90％有限厚度内的物理化学性能改性，改性在于降低了热溶性聚合物的熔化温度或粘度。

在任何情况下，每个聚合物点都是在电子轰击作用后由单层沉积产生的，上述沉积层造成了第一下面区域与第二上面区域之间不同的熔化温度和/或粘度，第一上面区域，与纺织支撑相接触，具有给定的熔化温度和/或粘度，即第二下面区域的熔化温度或粘度低于第一区域的热熔性聚合物的熔化温度或粘度。

当把热粘合内衬加到外层上时，通过热压力的作用，与外层相接触并具有最低熔化温度的第二区域将与绝大部分热的作用反应，而具有较高熔化温度的第一区域则不、或者很少与热的作用反应。所以，这第一区域就在某种程度上起了阻挡层的作用，阻止了第二区域热熔性聚合物的蠕流。

无论哪个变化的实施例，都有熔化/或粘度的改性，在颗粒的厚度上，熔化温度和/或粘度是逐渐变化的。因此，在不同密度的两层之间不会有减聚或剥离的危险，这不象在使用双层技术的情况下，每一点都由不同硬度的两层组成，故在两层间总有容易裂开的点。

应当指出，由工业电子枪产生的电子束在给定物质的厚度上不具有均匀的作用。当电子束进入物质内时，电子或辐射剂量在厚度上逐渐降低，直到在给定的厚度上变为零，它是电子束加速电压的函数。比如，对于加速电压为150KV的电子枪，通过密度为1的材料，在200μm的厚度上电子辐射剂量被认为等于零。在此情况下，对于130μm的厚度，辐射剂量仍有约50％。

已经证实，为了获得热熔性聚合物的物理化学性能的改性，以便使颗粒下层聚合物起到所希望的阻挡层的作用，从而防止热粘合内衬的穿透，有必要具有一定的电子辐射剂量，以获得自由基活化剂。正如本发明的方法所提供的那样，电子穿透深度调节的目的就是要获得足够的电子辐射剂量，以能够穿透热熔性聚合物的有限深度e，也就是寻求物理化学性能改性的厚度。

由于工业电子枪是标准化的，不可能很容易地改变其加速电压，依据本发明的方法，通过在电子束和内衬支撑之间插入一个过滤片来降低电子束在热熔性聚合物颗粒中的穿透深度。

该过滤片的作用是人为地降低电子束在热熔性聚合物中的穿透厚度，故可以精确地调节实际的有效穿透深度。

过滤片尤其可以是一页纸，它的选择、尤其是其厚度的选择是组成内衬支撑的材料和希望改善物理化学性能的厚度e的函数。

比如，对于加速电压为150KV的电子枪，要插入的纸质过滤片重约50至60g/m²。

电子轰击的操作条件，自由基的选择和用量都要很好地确定，这样，在接受电子轰击的区域，热熔性聚合物的熔化温度具有10到20℃的上下波动范围。

阅读下面热粘合内衬的两个实施例的说明将会更容易地理解本发明，在热粘合内衬中，单层热熔性聚合物颗粒提供了有差异的熔化温度，参考附图：

图1是放大的热粘合内衬的平面示意图。

图2是上述内衬在聚合物颗粒水平上的剖面示意图。

现在参看附图，热粘合内衬1由支撑2或热熔性及热粘合聚合物颗粒3组成。支撑可以是纺织的，机织的，经编或纬编类型的支撑，也可以是非织造织物。热熔性聚合物颗粒3沉积在支撑2的两个表面之一的全部或部分表面上，称为前面，正是这一前面要贴在被保护或加固的外层的后面。

热熔性聚合的是已知类型的，可以用聚酰胺、聚乙烯、聚氨酯、聚酯、聚脲树脂…，也可以用共聚物。重要的是所用聚合物能够在热压力下和外层的温度下发生反应，即通过局部熔化而附着在外层后面的纤维和长丝上。

聚合物颗粒用常规的方法是以水相分散的形式沉积的，然后再进行热处理以蒸发掉溶剂并再次凝结热熔性聚合物颗粒将它们附着在支撑上。聚合物颗粒可用任何常规方法沉积，特别是通过圆筒筛网印花或类似技术。

实际上，在内衬支撑表面上聚合物颗粒的分布量是由支撑的类型决定的，一般为5到20g/m²。

热熔性聚合物的水相分散也包含自由基活化剂，即一种能在电子轰击作用下形成自由基的化合物，不包含光抑制剂。

作为非专用的例子，那就是丙烯酸类型的活化剂。比如三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。所包含的自由基活化剂的重量百分比可以是热熔性聚合物的5％到20％。

在第一个实施例中，热熔性聚合物水相分散沉积之后，经过热处理以蒸发掉分散相中包含的水，并凝结热熔性聚合物和活化剂的混合物，内衬支撑2的后面2b，即不包含聚合物颗粒3的表面受电子轰击。电子经过支撑2的长丝或纤维4并进入聚合物颗粒3中，在该处电子与自由基活化剂相遇。在电子的作用下，自由基活化剂产生了自由基，自由基引发在热熔性聚合物区域3a的交联反应。

在这一变化的实施例中，要确定电子的穿透深度、自由基活化剂的量和类型，以致于只有热熔性聚合物的区域3a遭受电子的作用，该区域3a与支撑的纤维和长丝4相接触或最邻近，经历所需的物理化学性能改性，即提高热熔性聚合物的熔化温度或粘度。图2的示意图显示了用虚线5将改性结构的第一区域3a与未改性结构的第二区域3b分开。事实上，电子的作用在颗粒的厚度上是逐渐变化的。在任何情况下，在控制电子轰击的作用下，就产生了每个聚合物颗粒3在厚度上的差异。这一差异是由于一定的交联，结果是提高了构成第一区域3a的热熔性聚合物的熔化温度，就第二区域3b不被电子作用明显改性而言，这一熔化温度是保持不变的。

应当指出，电子穿透的每个热熔性聚合物颗粒构成了一个固体介质。所以，由自由基引发的交联反应只进行很少的传递，这与采用液体介质时可能发生的情况是相反的。

当在热压力下把热粘合内衬1附着到外层时，在对所用热熔性聚合物通常使用的温度下，只有每个颗粒3的第二区域3b发生反应，即通过热熔性聚合物的熔融发挥其粘合力。由于熔化温度的提高，所用温度不足以引起第一区域3a中所含聚合物发生反应。这样，在加压的过程中，第二区域3b中的聚合物就不能蠕流透过支撑2的纤维或长丝4，这样的蠕流被颗粒3的第一区域3a阻止了。区域3a不发生反应，从而起到了阻挡层的作用。

所以，这一阻挡层的作用是有效的。并不减弱每个颗粒3的粘合作用使之超出范围。要确定操作条件，特别是电子的穿透深度，以便第一区域3a的相对厚度为聚合物颗粒3总厚度的10％到50％，最好是10％到20％。

使用聚酰胺或高密度聚乙烯或聚氨酯作为热熔性聚合物，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯作为自由基活化剂，其含量为聚合物重量的5％到20％。热熔性聚合物在内衬支撑上的沉积量为9到16g/m²。所用电子枪的辐射剂量为10到75KGy，加速电压为100到200KV。用插入纸过滤片调节电子的穿透深度，纸的GSM为50到100g/m²。

最好的结果是用高密度聚乙烯作为热熔性聚合物、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯为自由基活化剂得到的，自由基活化剂的用量是热熔性聚合物重量的20％左右，在使用这两种成分混合物的情况下，先通过水相分散来沉积聚合物颗粒。这些最好的结果是使用50KGy的电子通量和56g/m²的过滤片得到的。粘合测表明，与不经过电子轰击的对照样品相比，在相同的条件和相同的温度下，粘合力有显著的提高。而且还进行了通过测试，在此测试中，内衬样品本身折叠以便两个后面相接触，在两个后面之间不存在热熔性聚合物颗粒，在150到170℃温度之间施加压力后测量了分离这两个面所需的力。这些测试证明了分离力的基本消失，为接受电子轰击的样品提供了内衬支撑上热熔性聚合物通过测试的证据。相反，未接受电子轰击的对照样品仍保持相当大的分离力。在150℃的温度下，分离力为粘合力的25～30％，即分离一个参考文献中所用样品的前而所必需的力。

通过事先进行混合操作以便自由基活化剂与热熔性聚合物之间更紧密地接触，有可能减少自由基活化剂相对于热熔性聚合物的用量。为此目的，将热熔性聚合物与自由基活化剂以粉末的形态相混合，对此混合物再依次进行熔化、挤压和轧碎处理以获得粉末，然后将粉末分散在水相中以形成糊剂、该糊剂用于将热熔性聚合物颗粒沉积到内衬支撑的前面上。

应当进一步指出，提高热熔性聚合物熔化温度的效果也可通过在聚合物分散中加入一种可硬化填充料而获得，即在电子轰击的作用下，该填充料将不可逆地聚合而变硬，结果不再具有热反应性，就象热熔性聚合物的情况一样。丙烯酸单体就是一种可硬化填充料。这样，如果只用丙烯酸类本身，这种自由基活化剂也可能部分地构成一种可硬化填充料。

在另一个实施例中，电子轰击作用于支撑2的前面2a。选择电子轰击的操作条件、热熔性聚合物和活化剂，以便其具有与第一种实例相反的效果，即在电子轰击的作用下，降低聚合物的熔化温度和/或粘度。除了这个不同外，上文所述的情况仍然有效。

在此情况下，采用熔化温度为140℃的共聚物，在接受电子轰击的区域，温度达到100/120℃。

Claims (11)

1.制造热粘合内衬的方法，在此方法中，平均厚度为E的热熔性聚合物的颗粒(3)沉积在内衬支撑(2)的前面(2a)，该支撑可以是纺织或非织造支撑，支撑(2)的两个表面(2a，2b)之一接受电子轰击，其特征是，由于热熔性聚合物颗粒(3)含有自由基活化剂，而不含光抑制剂，可以调节电子在热熔性聚合物颗粒(3)中的穿透深度，以获得热熔性聚合物颗粒(3)中的穿透深度，以获得热熔性聚合物物理化学性能的改性，如熔化温度和粘度，电子穿透深度的调节范围为相对于平均厚度E的有限厚度e。

2.根据权利要求1的方法，其特征是，内衬支撑(2)的后面(2b)接受电子轰击，有限厚度e是平均厚度E的10％到50％，最好为10％到20％，热熔性聚合物物理化学性能的改性在于提高了该聚合物的熔化温度。

3.根据权利要求1的方法，其特征是，内衬支撑(2)的前面(2a)接受电子轰击，有限厚度e是平均厚度E的50％到90％，最好为80％到90％，热熔性聚合物物理化学性能的改性在于降低了该聚合物的熔化温度。

4.根据权利要求1到3中的一个的方法，其特征是，通过在电子束路径中插入一个过滤片减小了电子的穿透深度。

5.根据权利要求4的方法，其特征是，电子束的加速电压至少是100KV，在电子束路径中插入过滤片相应于减小穿透深度50到100μm。

6.根据权利要求4或5之一的方法，其特征是，具有GSM为50到100g/m²的纸用作过滤片。

7.根据权利要求1的方法，其特征是，自由基活化剂为丙烯酸类单体，特别是从三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中选择。

8.根据权利要求7的方法，其特征是，热熔性聚合物是高密度聚乙烯，自由基活化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，其含量为高密度聚乙烯重量的5％到20％。

9.根据权利要求1的方法，其特征是，以含有热熔性聚合物和自由基活化的糊剂形态制备水相分散体系，用于将聚合物颗粒沉积到内衬支撑的前面，热熔性聚合物和自由基活化剂先以粉末的形态混合，然后依次对混合物进行熔化、挤压和轧碎处理，以得到可以稀释形成水相分散体系的粉末。

10.根据权利要求1的方法，其特征是，接受电子轰击区域的熔化温度的变化为10到20℃。

11.根据权利要求1的方法，其特征是，热熔性聚合物颗粒进一步包含在电子轰击自由基活化剂的作用下可硬化的聚合物。

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