Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана



Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана
Способ окрашивания и вспенивания термопластичного полиуретана

Владельцы патента RU 2759926:

ХАНТСМЭН ИНТЕРНЭШНЛ ЭлЭлСи (US)

Способ получения материала окрашенного и вспененного термопластичного полиуретана (окрашенного полимера ЕTPU), который включает следующие стадии: а) предоставление материала термопластичного полиуретана (ТРU) и по меньшей мере одной газовой текучей среды, где температура плавления материала TPU является больше, чем сверхкритическая температура; b) помещение материала ТРU в автоклав вместе с окрашивающим веществом и/или флуоресцентным отбеливающим агентом (ФОА); с) увеличение давления в автоклаве в результате введения по меньшей мере одной газовой текучей среды при температуре (стадия насыщения) и d) обеспечение насыщения материала невспененного полимера ТРU; е) уменьшение давления в автоклаве вплоть до давления окружающей среды, чтобы материал TPU подвергался бы экспандированию (стадия экспандирования) при получении материала окрашенного полимера ETPU, f) извлечение материала окрашенного полимера ETPU из автоклава. 2 н. и 11 з.п. ф-лы.

 

Настоящее изобретение относится к способу получения материала окрашенного и вспененного (экспандированного) термопластичного полиуретана (окрашенного полимера ЕТРU), который включает крашение и вспенивание материала в термопластичного полиуретана (TPU) в сверхкритических текучих средах (таких как диоксид углерода в сверхкритическом состоянии) в присутствии окрашивающего вещества и/или флуоресцентного отбеливающего агента (ФОА).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Вследствие демонстрации выдающихся свойств в отношении механической прочности и эластичности полиуретановые материалы зачастую используются при изготовлении спортивных товаров. Поскольку термопластичный полиуретан (TPU) является очень стойким к изнашиванию и стойким к раздиранию и, помимо этого, обеспечивает наличие хороших амортизирующих свойств, данный материал является в особенности хорошо подходящим для использования при производстве подошв для спортивной обуви.

В особенности надлежащими для данной цели являются экспандированный (вспененный) термопластичный полиуретан (EPU) и бисерины ETPU вследствие превосходных характеристик упругости по отскоку, легкости и удобства, придаваемых данным материалом.

Для декоративных целей, а также по причинам безопасности при производстве спортивной обуви и других спортивных товаров желательным является наличие окрашенного полимера ETPU.

Пигменты оказались единственными окрашивающими веществами, которые являются подходящими для использования при окрашивании TPU в обычном способе крашения в массе. Однако, область применения пигментов допускает только ограниченный диапазон окрасок и обеспечивает получение крашеных продуктов, характеризующихся низкой прочностью при истирании, что при последующих способах профилирования вызывает определенное пятнистое окрашивание пресс-формы.

В соответствии с этим, имеет место потребность в легко применимом для работы способе окрашивания или оптического осветления TPU, предпочтительно в виде гранул TPU, в широком диапазоне цветовых оттенков.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одна цель изобретения заключается в разработке улучшенного способа получения окрашенного и вспененного (экспандированного) термопластичного полимера (ЕTPU) исходя из невспененного термопластичного полиуретана (TPU), при этом упомянутый способ характеризуется улучшенным временем переработки, улучшенным окрашиванием (по глубине) и использует экологически безвредные вспенивающие газы.

Одна дополнительная цель заключается в разработке улучшенного способа получения окрашенных и экспандированных термопластичных полиуретанов, подходящих для использования в вибро- и ударопоглощающих материалах, такого, который может использоваться в обуви, пользующейся высоким спросом.

Было установлено, что данные цели достигаются в результате использования дисперсных красителей, кислотных красителей или флуоресцентных отбеливающих агентов (ФОА) в сверхкритическом диоксиде углерода в комбинации со способом вспенивания при использовании сверхкритических текучих сред, таких как сверхкритический диоксид углерода (SC CO2).

ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ТЕРМИНЫ

В контексте настоящего изобретения следующие термины имеют следующее значение:

1) Термин «гранула» в соответствии с использованием в настоящем документе относится к неэкспандированному куску материала (например, сферическому, эллипсоидному, многогранному или цилиндрическому), характеризующемуся средним диаметром в диапазоне от 0,2 мм вплоть до 10 мм, предпочтительно в диапазоне от 0,5 вплоть до 5 мм. Термин «бисерина» в соответствии с использованием в настоящем документе относится к экспандированной или вспененной грануле, имеющей размеры, превышающие размер первоначальной гранулы с кратностью в диапазоне от 1,2 вплоть до 100.

2) Термин «лист» в соответствии с использованием в настоящем документе относится к неэкспандированному куску материала, имеющему один размер, значительно меньший, чем другие два, и представляющему собой обычно, но не исключительно прямоугольный параллелепипед (одним дополнительным примером могли бы быть тонкая предварительно профилированная деталь, подобная обувной подошве, или тонкий слой полимерного покрытия на неэкспандируемой детали), и где наименьший размер находится в диапазоне от 0,2 мм до 100 мм. Термин «экспандированный лист» в соответствии с использованием в настоящем документе относится к экспандированному или вспененному листу, имеющему размеры, превышающие размер первоначального листа с кратностью в диапазоне от 1,2 вплоть до 100.

3) Термин «газовая текучая среда» относится к порообразователю или смеси из порообразователей (например, СО2) и возможному совместно поглощаемому газу (например, N2, присутствие которого обуславливается его возможным воздействием на свойства материала, скорость зародышеобразования,...) либо в газообразном, либо в сверхкритическом газообразном состоянии вещества в зависимости от условий по давлению и температуре.

5) Термин «насыщение» относится к состоянию, в котором в материале термопластичного полиуретана (например, грануле) было растворено требуемое количество окрашивающего агента или газовой текучей среды (исполняющего функцию порообразователя) при сохранении только небольших внутренних градиентов концентрации. Требуемое растворенное количество в значительной степени зависит от конечных требуемых окраски/плотности.

5) Термин «полиуретан» в соответствии с использованием в настоящем документе не ограничивается соответствующими полимерами, которые содержат только уретановые или полиуретановые соединительные звенья. Как это должно быть хорошо понятно для специалистов в соответствующей области техники получения полиуретанов, полиуретановые полимеры также могут содержать и аллофанатные, карбодиимидные, уретидиндионовые и другие соединительные звенья в дополнение к уретановым соединительным звеньям.

6) Термин «термопластичный» в соответствии с использованием в настоящем документе в своем широком смысле относится к обозначению материала, который является перерабатываемым при повышенной температуре, в то время как термин «термоотверждающийся» обозначает материал, который демонстрирует высокую температуростойкость при отсутствии такой перерабатываемости при повышенных температурах.

7) Выражение «сверхкритический», а, говоря более конкретно «сверхкритический диоксид углерода», будет пониматься в качестве обозначения СО2, чье давление и температура являются большими, чем критические давление и температура. Сверхкритический диоксид углерода характеризуется приблизительно вязкостью соответствующего газа и плотностью, которая является приблизительно сопоставимой с плотностью сжиженного газа.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение, соответственно, относится к способу получения материала окрашенного и вспененного (экспандированного) термопластичного полиуретана (окрашенного полимера ЕTPU), который включает следующие далее стадии:

а) предоставление материала термопластичного полиуретана (ТРU) и, по меньшей мере, одной газовой текучей среды, где температура плавления материала TPU является больше, чем сверхкритическая температура, по меньшей мере, одной газовой текучей среды;

b) помещение материала ТРU в автоклаве совместно с окрашивающим веществом и/или флуоресцентным отбеливающим агентом (ФОА), где окрашивающее вещество выбирают из, по меньшей мере, одного вещества, выбираемого из дисперсного красителя, кислотного красителя и пигмента;

с) увеличение давления в автоклаве в результате введения, по меньшей мере, одной газовой текучей среды при температуре, меньшей, чем температура плавления материала TPU и, по меньшей мере, большей, чем сверхкритическая температура, по меньшей мере, одной газовой текучей среды при приложенном давлении, (стадия насыщения); и

d) обеспечение насыщения материала невспененног (неэкспандированного) полимера ТРU; и

е) уменьшение давления в автоклаве вплоть до давления окружающей среды при температуре в диапазоне между температурой плавления и температурой стеклования (Tg) материала ТРU с такой скоростью, чтобы материал TPU подвергался бы вспениванию (экспандированию) (стадия экспандирования) при получении материала окрашенного полимера ETPU,

f) извлечение материала окрашенного полимера ETPU из автоклава.

Стадия насыщения включает как насыщение материала TPU окрашивающим веществом, так и насыщение его порообразователем (представляющим собой газовую текучую среду). Во время стадии насыщения материал TPU впитывает газовую текучую среду (например, СО2) и окрашивающее вещество (краситель). Таким образом, стадия насыщения также должна рассматриваться и в качестве стадии окрашивания.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения, по меньшей мере, одна газовая текучая среда содержит СО2.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения, по меньшей мере, одну газовую текучую среду выбирают из СО2, а стадию насыщения проводят при давлении в диапазоне 73-500 бар и при температуре, меньшей, чем температура плавления материала TPU и, по меньшей мере, большей, чем сверхкритическая температура СО2 в сверхкритическом состоянии (SC CO2) при приложенном давлении.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения стадию насыщения проводят при давлениях в диапазоне от 100 вплоть до 300 бар, предпочтительно в диапазоне от 125 вплоть до 250 бар.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения стадию насыщения проводят при температуре в диапазоне от 70 вплоть до 170°С.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения газовые текучие среды могут включать нижеследующее, но не ограничиваются только этим N2 и/или СО2. В зависимости от конечной области применения материала ЕТРU желательным может оказаться включение газов, обладающих хорошими теплоизоляционными свойствами, таких как гидрохлорфторуглероды (HCFC), хлорфторуглероды (CFC), гидрохлорфторолефины (HCFO), гидрофторолефины (HFO), (цикло)алканы, такие как (цикло)пентан, и благородные газы, такие как криптон, ксенон и аргон.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения газовые текучие среды в автоклаве могут, кроме того, содержать добавки, которые являются реакционно-способными (без ограничения ковалентным связыванием) по отношению к материалу ТРU, и которые могут в результате приводить к модифицированию материала TPU во время стадии заправки. Обычно данные добавки будут иметь своим назначением модифицирование объемных свойств, включая, например, антипирены,...

В соответствии с изобретением стадия увеличения давления в автоклаве (стадия насыщения) является такой, чтобы давление в автоклаве предпочтительно было бы большим, чем предельные значения для сверхкритического состояния газовых текучих сред (например, для СО2 более, чем 7,4 МПа, для азота более, чем 3,4 МПа).

В соответствии с изобретением температура в автоклаве является, по меньшей мере, большей, чем предельные значения для сверхкритического состояния газовых текучих сред (например, для СО2 более, чем 31°С), и температура в автоклаве является меньшей, чем температура плавления термопластичного материала, это приводит к получению рабочих температур в диапазоне 31-200°С.

В соответствии с изобретением уменьшение давления во время стадии экспандирования осуществляют со скоростью, составляющей, по меньшей мере, 5 бар/секунда.

В соответствии с изобретением стадию насыщения материала TPU для достижения состояния насыщения проводят при регулируемых давлении и температуре в автоклаве вплоть до достижения получения материала полимера TPU, насыщенного окрашивающим веществом. Данная стадия обычно может продолжаться на протяжении от нескольких минут до нескольких часов.

Материалы термопластичных полиуретанов (TPU)

Полимеры TPU и способы их производства хорошо известны. В порядке примера полимеры TPU могут быть произведены в результате проведения реакции между

а) одним или несколькими полифункциональными изоцианатами и

b) одним или несколькими соединениями, реакционно-способными по отношению к изоцианатам и имеющими молекулярную массу в диапазоне от 500 до 500000, предпочтительно от 1000 до 100000, и в случае уместности таковых

с) удлинителями цепей, имеющими молекулярную массу в диапазоне от 50 до 499, и в случае уместности таковых в присутствии

d) катализаторов и/или обычных вспомогательных веществ и/или обычных добавок.

Одним или несколькими полифункциональными изоцианатами, использующимися для получения полимера TPU, могут быть хорошо известные алифатические, циклоалифатические, аралифатические и/или ароматические изоцианаты, предпочтительно диизоцианаты. Например, три-, тетра-, пента-, гекса-, гепта- и/или октаметилендиизоцианат, 2-метилпентаметилен-1,5-диизоцианат, 2-этилбутилен-1,4-диизоцианат, 1,5-пентаметилендиизоцианат, 1,4-бутилендиизоцианат, 1-изоцианато-3,3,5-триметил-5-изоцианатометилциклогексан (изофорондиизоцианат, IPDI), 1,4- и/или 1,3-бис(изоцианатометил)циклогексан (HXDI), циклогексан-1,4-диизоцианат, 1-метилциклогексан-2,4- и/или -2,6-диизоцианат и/или дициклогексилметан-4,4'-, -2,4' и -2,2'-диизоцианат, 2,2'-, 2,4'- и/или 4,4'-дифенилметандиизоцианат (MDI), нафтилен-1,5-диизоцианат (NDI), 2,4- и/или 2,6-толилендиизоцианат (TDI), дифенилметандиизоцианат, 3,3'-диметилбифенилдиизоцианат, 1,2-дифенилэтандиизоцианат и/или фенилендиизоцианат.

Один или несколько полифункциональных изоцианатов, использующихся для получения полимера TPU, могут представлять собой чистый 4,4'-дифенилметандиизоцианат или смеси из данного диизоцианата и одного или нескольких других органических полиизоцианатов, в особенности другие дифенилметандиизоцианаты, например, 2,4'-изомер необязательно в сочетании с 2,2'-изомером. Полиизоцианатный компонент также может представлять собой MDI-вариант, произведенный из полиизоцианатной композиции, содержащей, по меньшей мере, 95% (масс.) 4,4'-дифенилметандиизоцианата. MDI-варианты хорошо известны на современном уровне техники и для использования в соответствии с изобретением, в частности, включают жидкие продукты, полученные в результате введения карбодиимидных групп в упомянутую полиизоцианатную композицию и/или в результате проведения реакции с одним или несколькими полиолами.

Предпочтительными полифункциональными изоцианатами являются соответствующие изоцианаты, содержащие, по меньшей мере, 80% (масс.) 4,4'-дифенилметандиизоцианата. Более предпочтительно уровень содержания 4,4'-дифенилметандиизоцианата составляет, по меньшей мере, 90, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 95, % (масс.).

Одно или несколько соединений, реакционно-способных по отношению к изоцианатам, использующимся для получения полимера TPU, могут иметь молекулярную массу в диапазоне от 500 до 500000 и могут быть выбраны из полиэфирамидов на основе сложных эфиров, политиоэфиров на основе простых эфиров, поликарбонатов, полиацеталей, полиолефинов, полисилоксанов, а в особенности сложных полиэфиров и простых полиэфиров или их смесей.

Одно или несколько соединений, реакционно-способных по отношению к изоцианатам, использующимся для получения полимера TPU, предпочтительно представляют собой диолы, такие как полиэфирдиолы на основе простых эфиров, и могут включать продукты, полученные в результате полимеризации циклического оксида, например, этиленоксида, пропиленоксида, бутиленоксида или тетрагидрофурана, в присутствии по мере надобности дифункциональных инициаторов. Подходящие для использования соединения инициаторов содержат 2 активных атома водорода и включают воду, бутандиол, этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, 1,3-пропандиол, неопентилгликоль, 1,4-бутандиол, 1,5-пентандиол, 2-метил-1,3-пропандиол, 1,6-пентандиол и тому подобное. Могут быть использованы смеси из инициаторов и/или циклических оксидов.

Одно или несколько соединений, реакционно-способных по отношению к изоцианатам, использующимся для получения материала TPU, предпочтительно представляют собой диолы, такие как полиэфирдиол на основе сложного эфира, и могут включать содержащие концевые гидроксильные группы продукты реакции между двухатомными спиртами, такими как этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, 1,4-бутандиол, неопентилгликоль, 2-метил-1,3-пропандиол, 1,6-гександиол или циклогександиметанол или смеси из таких двухатомных спиртов, и дикарбоновыми кислотами или их производными, образующими сложный эфир, например, янтарной, глутаровой и адипиновой кислотами или их диметиловыми сложными эфирами, себациновой кислотой, фталевым ангидридом, тетрахлорфталевым ангидридом или диметилтерефталатом или их смесями. Также должны быть рассмотрены и поликапролактоны и ненасыщенные полиэфирполиолы на основе сложных эфиров.

Подходящие для использования низкомолекулярные (в общем случае при менее, чем 400) дифункциональные соединения, которые исполняют функцию удлинителей цепей, использующихся для получения полимера TPU, могут включать диолы, такие как алифатические диолы, подобные этиленгликолю, 1,3-пропандиолу, 2-метил-1,3-пропандиолу, 1,4-бутандиолу, 1,5-пентандиолу, 1,6-гександиолу, 1,8-октандиолу, 1,9-нонандиолу, 1,10-декандиолу, 1,12-додекандиолу, 1,2-пропандиолу, 1,3-бутандиолу, 2,3-бутандиолу, 1,3-пентандиолу, 2-этилбутандиолу, 1,2-гександиолу, 1,2-октандиолу, 1,2-декандиолу, 3-метилпентан-1,5-диолу, 2-метил-2,4-пентандиолу, 3-метил-1,5-пентандиолу, 2,5-диметил-2,5-гександиолу, 3-хлорпропандиолу, 1,4-циклогександиолу, 2-этил-2-бутил-1,3-пропандиолу, диэтиленгликолю, дипропиленгликолю и трипропиленгликолю, 1,4'-бутилендиолу, 3-гидрокси-2,2-диметилпропановую кислоту, аминоспирты, такие как этаноламин, N-метилдиэтаноламин и тому подобное, диамины, гидразины и гидразиды и их смеси. Предпочтительными являются диолы, такие как гександиол, 1,4-бутандиол или этиленгликоль. Наиболее предпочтительным является 1,4-бутандиол. Подходящими для использования также являются и сложные диэфиры, полученные из терефталевой кислоты и гликолей, содержащих от 2 до 4 атомов углерода, например, бис(этиленгликолевый) или бис-1,4-бутандиоловый эфир терефталевой кислоты, и гидроксиалкиленовые простые эфиры гидрохинона и полиокситетраметиленгликоли, имеющие молекулярные массы в диапазоне от 162 до 378.

Для получения TPU могут быть использованы и другие обычные ингредиенты (добавки и/или вспомогательные вещества). Они включают катализаторы, поверхностно-активные вещества, агенты, придающие огнестойкость, наполнители, пигменты (для придания различных окрасок), стабилизаторы и тому подобное. Могут быть использованы катализаторы, которые улучшают образование уретановых и мочевиновых связей, например, соединения олова, такие как оловянная соль карбоновой кислоты, например, дилауринат дибутилолова, ацетат двухвалентного олова и октаноат двухвалентного олова; амины, например, диметилциклогексиламин и триэтилендиамин.

Полимеры TPU могут быть произведены в результате осуществления известных способов в непрерывном режиме, например, при использовании реакционных экструдеров или ленточного способа, в рамках одноэтапного технологического процесса или форполимерного технологического процесса, или в периодическом режиме. Компоненты а), b) и в случае уместности таковых с) и d), вступающие в реакцию в данных способах, могут быть смешаны друг с другом последовательно или одновременно, после чего незамедлительно начинается реакция.

В экструдерном способе структурные компоненты а), b) и в случае уместности таковых с) и d) вводят в экструдер по отдельности или в виде смеси, например, при температурах в диапазоне от 100 до 280°С, предпочтительно от 140 до 250°С, и подвергают реакции, а получающийся в результате полимер TPU экструдируют, охлаждают и гранулируют. Гранулы, полученные при использовании данного технологического процесса, могут быть использованы в способе крашения или отбеливания, соответствующем изобретению, или, могут быть дополнительно переработаны в бисерины ETPU.

В одном предпочтительном варианте осуществления гранулы TPU используются в способе, соответствующем изобретению.

Крашение текстильных подложек в сверхкритических текучих средах, в частности, в СО2 в сверхкритическом состоянии, было известно в течение длительного времени и описывается, например, в публикации DE 3906724 A1.

Как это неожиданно было обнаружено, материал TPU, например, в виде гранул, бисерин или других профилей, также может быть окрашен или осветлен при использовании данного технологического процесса в комбинации с технологическим процессом экспандирования материала TPU в целях получения окрашенного полимера ETPU.

В одном варианте осуществления изобретения окрашивающее вещество или флуоресцентный отбеливающий агент применяют при использовании способа прямого крашения, то есть, TPU располагают в автоклаве совместно с чистыми красителем, пигментом или агентом ФОА. В данном варианте осуществления окрашивающее вещество или ФОА могут быть использованы в любой обычной форме, в виде порошка, крупинок, микрокрупинок или неочищенного продукта.

В одном дополнительном варианте осуществления окрашивающее вещество или флуоресцентный отбеливающий агент используют в результате переноса красителя с крашеного сложного полиэфира (PES), то есть, материал TPU, например, в виде гранул, располагают в автоклаве совместно с материалом PES, который был прежде подвергнут обработке окрашивающим веществом или агентом ФОА в соответствии с обычными технологическими процессами, например, способом крашения в массе или способом выбирания красителей.

В данном отношении форма материала PES не имеет критического значения; например, могут быть использованы ткань, нить, крупинки и порошок.

Настоящее изобретение вместо обычных водных или органических растворов требует использования сверхкритического диоксида кремния. Как следствие этого способу данного изобретения свойственно несколько преимуществ. Вследствие не перехода СО2 в сверхкритическом состоянии, что используют в способе, в отходящий продукт, а его повторного использования после способа крашения какого-либо загрязнения отходящего продукта не происходит. Кроме того, в сопоставлении с водными системами реакции массопереноса, необходимые для крашения подложки, протекают существенно быстрее, так что, в свою очередь, проникновение красильного раствора в окрашиваемую подложку может проходить в особенности хорошо и быстро. В случае крашения гранул однородное проникновение происходит по всему объему, и, в соответствии с этим, не только поверхность, но также и внутренние части гранул равномерно окрашиваются без значительного изменения свойств материала.

Одно дополнительное преимущество способа изобретения заключается в возможности использования дисперсных красителей, кислотных красителей, пигментов или агентов ФОА, которые состоят исключительно из фактического агента и не содержат общепринятых диспергаторов и разбавителей. В дополнение к этому, во множестве случаев можно обойтись без размалывания.

Существует несколько возможностей очищения СО2 в сверхкритическом состоянии после способа крашения. Например, остаточный краситель в СО2 в сверхкритическом состоянии может быть адсорбирован или абсорбирован на надлежащих фильтрах, подобных силикагелевому, кизельгуровому, углеродному, цеолитному или глиноземному фильтрам.

Одна дополнительная возможность заключается в удалении красителей, остающихся в СО2 в сверхкритическом состоянии, в результате уменьшения температуры и/или давления и/или в результате увеличения объема. В данном случае СО2 в сверхкритическом состоянии превращается в соответствующий газ, который после этого собирают и после его повторного перевода в сверхкритическое состояние используют для крашения дополнительных подложек. Красители осаждают в виде жидких или твердых красителей и собирают и повторно используют для дальнейшего крашения.

Предварительное условие применимости в данном способе заключается в достаточной растворимости соответствующего агента в СО2 в сверхкритическом состоянии. На данный момент все дисперсные красители, кислотные красители, пигменты и агенты ФОА, которые были подвергнуты испытаниям, несомненно удовлетворяют данное условие.

Подходящие для использования окрашивающие вещества (дисперсные красители, кислотные красители и пигменты), предназначенные для использования в изобретении

Подходящие для использования дисперсные красители представляют собой, например, соединения, описывающиеся формулами (1а) -(8)

, (1а)

где R1 представляет собой бром, хлор, циано, нитро, трифторметил, С112 алкил или С112 алкокси,

R2 обозначает водород, С112 алкил, С112 алкокси, бром, хлор, циано, нитро или трифторметил,

R3 представляет собой бром, хлор, циано, нитро или трифторметил,

R4 представляет собой водород, С14 алкил, галоген, СF3 или -NHCOR20, где R20 представляет собой С14 алкил,

R5 представляет собой водород, галоген, С14 алкил или С14 алкокси;

каждый из R6 и R7 независимо от другого представляет собой водород, С16 алкил, который является незамещенным или замещенным при использовании гидрокси, циано, ацилокси, N-фталимидила или фенокси, при этом х представляет собой число в диапазоне от 0 до 4, и для алкильной цепи, начиная с С2 и далее, возможным является необязательное прерывание ее одним или несколькими атомами кислорода,

или представляет собой радикал, описывающийся формулами -СН2СН2-COOR21, -СН2СН2-O-COR21, или формулой , при этом каждый из R21 и R22 независимо от другого представляет собой С14 алкил, а R23 представляет собой водород или С14 алкил;

, (1b)

где R1, R2 и R3 соответствуют представленному выше определению изобретения, и

R8 обозначает С112 алкил или С112 алкоксиалкил,

, (1с)

где R1, R2 и R3 соответствуют представленному выше определению изобретения, и

каждый из R9 и R10 независимо от другого представляет собой водород, С112 алкил, который является незамещенным или замещенным при использовании циано, карбокси, гидрокси, С16 алкокси или С28 алкоксиалкокси,

или представляет собой С624 арил, который является незамещенным или замещенным при использовании циано, карбокси, гидрокси, С16 алкокси или С28 алкоксиалкокси,

или представляет собой С725 аралкил, который является незамещенным или замещенным при использовании циано, карбокси, гидрокси, С16 алкокси или С28 алкоксиалкокси;

, (1d)

где R4, R5, R6 и R7 соответствуют представленному выше определению изобретения,

R11 представляет собой С112 алкил,

R12 обозначает водород, хлор, бром, нитро или циано, и

R13 представляет собой хлор, бром или циано;

, (1е)

где R8, R11, R12 и R13 соответствуют представленному выше определению изобретения;

, (1f)

где R9, R10, R11, R12 и R13 соответствуют представленному выше определению изобретения;

, (1g)

где R4, R5, R6 и R7 соответствуют представленному выше определению изобретения;

, (1h)

где R14 представляет собой водород, С16 алкокси, С624 арилокси или -SO2-NH-R24, при этом R24 представляет собой С112 алкил, который является незамещенным или замещенным при использовании циано, карбокси, гидроксила или С16 алкокси,

каждый из R15 и R16 независимо от другого представляет собой амино, гидроксил, нитро, фениламино, 4-(2-гидроксиэтил)фениламино, бензоиламино, о-хлорбензоиламино, м-хлорбензоиламино, п-хлорбензоиламино, фениламиносульфонил, фенилсульфониламино, п-толилсульфониламино или фенилмеркапто,

каждый из R17 и R18 независимо от другого представляет собой водород, амино, гидроксил или нитро;

, (1i)

где R19 представляет собой С212 алкоксиалкил или С315 алкоксиалкоксиалкил;

(1j)

(1k)

(1l)

или

(1m)

Примерами предпочтительных дисперсных красителей являются следующие далее соединения:

(101)

(102)

(103)

(104)

(105)

Подходящие для использования агенты ФОА представляют собой, например, соединения, описывающиеся формулами (2а) -(2с)...

, (2а)

где каждый из R20 и R21 независимо от другого представляет собой С112 алкокси, бис(С112 гидроксиалкил)амино, С112 гидроксиалкокси или N-морфолино,

каждый из R22 и R23 независимо от другого представляет собой водород, сульфо или 2-гидроксиэтилсульфонил;

, (2b)

или

, (2с)

где R25 обозначает водород, С16 алкил, С614 арил или С724 аралкил, и

Х представляет собой двухвалентный радикал, описывающийся формулами (2с1), (2с2) или (2с3)

(2с1) (2с2)

(2с3)

Примерами предпочтительных агентов ФОА являются следующие далее соединения:

(201)

(202)

(203)

(204)

(205)

(206)

(207)

(208)

(209)

(210)

(211)

(212)

(213)

Изобретению свойственно одно дополнительное преимущество, заключающееся в возможности крашения текстилей тем же самым образом, что и материал ETPU, при достижении очень хорошего согласования окрасок между текстилями и ETPU.

Материалы окрашенных и экспандированных (вспененных) полиуретанов (ETPU), полученные при использовании способа, соответствующего изобретению, могут быть использованы в различных продуктах.

Предпочтительная область применения материалов окрашенных и экспандированных (вспененных) полиуретанов (ETPU) представляет собой изготовление спортивных товаров, в частности, подошв для спортивной обуви.

Примеры, которые следуют далее, используются для иллюстрирования изобретения. Части в данном случае будут массовыми частями, а уровни процентного содержания будут уровнями массового процентного содержания, если только не будет указываться на другое. Использующиеся гранулы TPU представляют собой продукт IROGRAN® A 87 P 6001 от компании Huntsman.

Пример 1: Окрашивание и вспенивание гранул термопластичного полиуретана в соответствии с изобретением

В автоклав поместили 300 г гранул TPU и 1,2 г красителя (Terasil® Royal Blue SC). Автоклав нагревали до температуры, требуемой для окрашевания, и начинали циркуляцию СО2. После этого давление дополнительно увеличивают до 250 бар для достижения плотности СО2, требуемой для окрашевания, и температуру доводят до 120°С. После чего гранулы окрашивали на протяжении 2 часов. Далее на следующей стадии технологические условия меняли на условия, требуемые для вспенивания. Это включало уменьшение давления до 145 бар и увеличение температуры до 140°С. При достижении условий вспенивания давление стравливали по возможности наиболее быстро и автоклав раскрывали. Полученные гранулы полимера TPU были экспандированного (вспененного) однородно окрашены и имели объемные размеры, доходящие вплоть до 10-кратного размера первоначальной гранулы TPU.

Пример 2: Окрашивание и экспандирование гранул термопластичного полиуретана в соответствии с изобретением

В автоклав загружали 300 г гранул TPU и 1,2 г красителя (Terasil® Royal Blue SC). Автоклав нагревали до температуры, требуемой для окрашевания, и начинали циркуляцию СО2. После этого давление дополнительно увеличивают до 250 бар для достижения плотности СО2, требуемой для окрашевания, и температуру доводят до 120°С. После этого гранулы окрашивали на протяжении 2 часов. Далее на следующей стадии технологические условия меняли на условия, требуемые для вспенивания. Это включало уменьшение давления до 145 бар и увеличение температуры до 145°С (вместо 140°С в примере 1). При достижении условий вспенивания давление стравливали по возможности наиболее быстро и автоклав раскрывали. Полученные гранулы полимера TPU были однородно окрашены и имели объемные размеры, доходящие вплоть до 10-кратного (объемного) размера первоначальной гранулы TPU.

Сравнительный пример 3: Окрашивание и вспенивание гранул термопластичного полиуретана

В автоклав загружали 300 г гранул TPU и 1,2 г красителя (Terasil® Royal Blue SC). Автоклав нагревали до температуры, требуемой для крашения, и начинали циркуляцию СО2. После этого давление дополнительно увеличивают до 250 бар для достижения плотности СО2, требуемой для окрашевания, и температуру доводят до 70°С. После этого гранулы окрашивали на протяжении 2 часов. На стадии вспенивания технологические условия не изменяли. Таким образом, стадия вспенивания включала давление 250 бар (вместо 145 бар в примере 1) и температуру 70°С (вместо 140°С в примере 1). После этого давление стравливали по возможности наиболее быстро и автоклав раскрывали. Полученный материал TPU был окрашенным, но не не вспененным.

Сравнительный пример 4: Окрашивание и вспенивание гранул термопластичного полиуретана

В автоклав загружали 300 г гранул TPU и 1,2 г красителя (Terasil® Royal Blue SC). Автоклав нагревали до температуры, требуемой для крашения, и начинали циркуляцию СО2. После этого давление дополнительно увеличивают до 120 бар для достижения плотности СО2, требуемой для окрашевания, и температуру доводят до 70°С. После этого гранулы окрашивали на протяжении 2 часов. На стадии вспенивания технологические условия не изменяли. Таким образом, стадия вспенивания включала давление 120 бар (вместо 145 бар в примере 1) и температуру 70°С (вместо 140°С в примере 1). После этого давление стравливали по возможности наиболее быстро и автоклав раскрывали. Полученный материал TPU был окрашенным, но не вспененным.

1. Способ получения материала окрашенного и вспененного термопластичного полиуретана (окрашенного полимера ЕTPU), включающий следующие стадии:

а) предоставление материала термопластичного полиуретана (ТРU) и по меньшей мере одной газовой текучей среды, где температура плавления материала TPU является больше, чем сверхкритическая температура по меньшей мере одной газовой текучей среды;

b) помещение материала ТРU в автоклав вместе с окрашивающим веществом и/или флуоресцентным отбеливающим агентом (ФОА), где окрашивающее вещество выбирают из по меньшей мере одного вещества, выбираемого из дисперсного красителя, кислотного красителя и пигмента;

с) осуществление насыщения путем увеличения давления в автоклаве в результате введения по меньшей мере одной газовой текучей среды при температуре меньшей, чем температура плавления материала TPU, и по меньшей мере большей, чем сверхкритическая температура при приложенном давлении; и

d) обеспечение насыщения материала невспененного полимера ТРU и

е) осуществление вспенивания путем уменьшения давления в автоклаве вплоть до давления окружающей среды при температуре в диапазоне между температурой плавления и температурой стеклования (Tg) материала ТРU с такой скоростью, чтобы материал TPU подвергался бы вспениванию при получении материала окрашенного полимера ETPU,

f) извлечение материала окрашенного полимера ETPU из автоклава,

где по меньшей мере одна газовая текучая среда содержит СО2 и стадию насыщения проводят при давлении в диапазоне 73-500 бар и при температуре меньшей, чем температура плавления материала TPU, и по меньшей мере большей, чем сверхкритическая температура СО2 в сверхкритическом состоянии (SC CO2) при приложенном давлении.

2. Способ по п. 1, где стадию насыщения проводят при давлении в диапазоне от 100 вплоть до 300 бар, предпочтительно в диапазоне от 125 вплоть до 250 бар.

3. Способ по п. 1 или 2, где стадию насыщения проводят при температуре в диапазоне от 70 вплоть до 170°С.

4. Способ по любому из пп. 1-3, где стадию насыщения и стадию вспенивания проводят при температуре в диапазоне между температурой плавления и температурой стеклования (Tg) материала ТРU.

5. Способ по любому из пп. 1-4, где уменьшение давления во время стадии вспенивания осуществляют со скоростью, составляющей по меньшей мере 5 бар/секунда.

6. Способ по любому из пп. 1-5, где полученный материал окрашенного полимера ETPU имеет объемные размеры, превышающие объем первоначального материала невспененного полимера TPU с кратностью в диапазоне от 1,2 вплоть до 100, предпочтительно от 1,5 вплоть 20.

7. Способ по любому из пп. 1-6, где окрашивающее вещество или флуоресцентный отбеливающий агент используют в результате переноса красителя с окрашенного сложного полиэфира.

8. Способ по любому из пп. 1-7, где используют дисперсный краситель, описывающийся формулами (1а)-(8):

где R1 представляет собой бром, хлор, циано, нитро, трифторметил, С112 алкил или С112 алкокси,

R2 обозначает водород, С112 алкил, С112 алкокси, бром, хлор, циано, нитро или трифторметил,

R3 представляет собой бром, хлор, циано, нитро или трифторметил,

R4 представляет собой водород, С14 алкил, галоген, СF3 или -NHCOR20, где представляет собой С14 алкил,

R5 представляет собой водород, галоген, С14 алкил или С14 алкокси;

каждый из R6 и R7 независимо от другого представляет собой водород, С16 алкил, который является незамещенным или замещенным при использовании гидрокси, циано, ацилокси, , N-фталимидила или фенокси, при этом х представляет собой число в диапазоне от 0 до 4, и для алкильной цепи от С2 необязательно прерывается одним или несколькими атомами кислорода,

или представляет собой радикал, описывающийся формулами -СН2СН2-COOR21, -СН2СН2-O-COR21, или формулой , при этом каждый из R21 и R22 независимо от другого представляет собой С14 алкил, а R23 представляет собой водород или С14 алкил;

где R1, R2 и R3 соответствуют представленному выше определению 1а и

R8 обозначает С112 алкил или С112 алкоксиалкил,

где R1, R2 и R3 соответствуют представленному выше определению 1а и

каждый из R9 и R10 независимо от другого представляет собой водород, С112 алкил, который является незамещенным или замещенным при использовании циано, карбокси, гидрокси, С16 алкокси или С28 алкоксиалкокси,

или представляет собой С624 арил, который является незамещенным или замещенным при использовании циано, карбокси, гидрокси, С16 алкокси или С28 алкоксиалкокси,

или представляет собой С725 аралкил, который является незамещенным или замещенным при использовании циано, карбокси, гидрокси, С16 алкокси или С28 алкоксиалкокси;

где R4, R5, R6 и R7 соответствуют представленному выше 1а,

R11 представляет собой С112 алкил,

R12 обозначает водород, хлор, бром, нитро или циано и

R13 представляет собой хлор, бром или циано;

где R8, R11, R12 и R13 соответствуют представленному выше 1b и 1d;

где R9, R10, R11, R12 и R13 соответствуют представленному выше 1с и 1d;

где R4, R5, R6 и R7 соответствуют представленному выше 1а;

где R14 представляет собой водород, С16 алкокси, С624 арилокси или -SO2-NH-R24, при этом R24 представляет собой С112 алкил, который является незамещенным или замещенным при использовании циано, карбокси, гидроксила или С16 алкокси,

каждый из R15 и R16 независимо от другого представляет собой амино, гидроксил, нитро, фениламино, 4-(2-гидроксиэтил)фениламино, бензоиламино, о-хлорбензоиламино, м-хлорбензоиламино, п-хлорбензоиламино, фениламиносульфонил, фенилсульфониламино, п-толилсульфониламино или фенилмеркапто,

каждый из R17 и R18 независимо от другого представляет собой водород, амино, гидроксил или нитро;

где R19 представляет собой С212 алкоксиалкил или С315 алкоксиалкоксиалкил;

или

9. Способ по любому из пп. 1-8, где используют агент, описывающийся формулами (2а)-(2с):

где каждый из R20 и R21 независимо от другого представляет собой С112 алкокси, бис(С112 гидроксиалкил)амино, С112 гидроксиалкокси или N-морфолино,

каждый из R22 и R23 независимо от другого представляет собой водород, сульфо или 2-гидроксиэтилсульфонил;

или

где R25 обозначает водород, С16 алкил, С614 арил или С724 аралкил и

Х представляет собой двухвалентный радикал, описывающийся формулами (2с1), (2с2) или (2с3)

10. Способ по любому из пп. 1-9, где используют пигмент.

11. Способ по любому из пп. 1-10, где используют кислотный краситель.

12. Способ по любому из пп. 1-11, где материал ТРU имеет вид гранул TPU, характеризующихся средним диаметром в диапазоне от 0,2 до 10 мм, предпочтительно в диапазоне от 0,5 до 5 мм.

13. Применение материала окрашенного полимера ETPU, полученного способом по любому из пп. 1-12, для изготовления спортивных товаров, в частности подошв для спортивной обуви.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области технологии получения окрашенных термо- и огнестойких арамидных нитей и может быть использовано на предприятиях химической промышленности непосредственно при производстве арамидных нитей. Описывается способ крашения арамидного волокна путем введения кислотного металлосодержащего красителя на стадии синтеза полимера или после синтеза полимера с последующим формованием волокна из раствора на основе апротонных амидных растворителей мокрым или сухомокрым способом.

Изобретение относится к отделке ворсовых основовязаных полотен и может быть использовано при нанесении печатных рисунков с использованием дисперсных красителей на ворсовые трикотажные полотна из полиэфирных волокон. Состав печатной краски содержит дисперсный краситель, загустку, триэтаноламин, оксиэтилированные алкиламины ряда С14-С18 со степенью оксиэтилирования 8-10, в качестве смачивателя - оксиэтилированные разветвленные высшие жирные спирты ряда С15-С17 со степенью оксиэтилирования 11-13, окислитель и воду.

Изобретение относится к области технологии красителей, в частности к созданию твердых форм препаратов кубовых и индигоидных красителей для крашения текстильных материалов. Предложенный препарат, содержащий краситель в невосстановленой форме, дитионит натрия в качестве восстановителя и гидроксид натрия или калия в качестве щелочного агента при соотношениях (масс.%) компонентов дитионит натрия - 23,2-36,4; гидроксид натрия (или калия) - 25,9-44,9; краситель - остальное, будучи стабильным без применения специальных мер защиты, является товарной формой, удобной для хранения и транспортировки и одновременно максимально подготовленной для осуществления процесса крашения.
Изобретение относится к красильно-отделочному производству легкой промышленности и может быть использовано при крашении перьев черного африканского страуса. Способ окрашивания пера страуса заключается в том, что после сортировки пера по полу птицы, категории, цвету и состоянию, а также промывки в случае загрязнения перо подвергают крашению окуночным способом, при осуществлении которого для получения цветовой гаммы от красного до фиолетового цветов, непигментированное либо пигментированное перо после отбеливания помещают в ванну с красящим раствором, содержащим кислотные красители, а в случае тонировки - оптические, крашение пигментированного пера в черный цвет осуществляют с помощью окислительных красителей, при этом красящий раствор для всех видов красителей имеет жидкостный коэффициент (ЖК) от 100 до 150, крашение с помощью кислотных красителей, производимое при температуре от 70 до 90°C, предусматривает первую выдержку в ванне в течение 30 мин в красящем растворе, содержащем от 1 до 2 мл/л неиногенных и/или катионоактивных поверхностно-активных веществ, от 1 до 2 мл/л органической кислоты и от 2 до 5 г/л соответствующего красителя, после первой выдержки производят повторную выдержку сырья в течение 60 мин при добавлении в ранее приготовленный раствор от 1 до 2 мл/л органической кислоты, в случае крашения с использованием окислительных красителей сырье выдерживают при температуре от 20 до 40°C в течение 60 мин в красящем растворе, содержащем от 1 до 3 мл/л защитного средства от негативного воздействия окислителей, от 2 до 3 мл/л 25% раствора аммиака и от 3 до 7 г/л черного красителя, затем добавляют в ранее приготовленный раствор от 1 до 2 мл/л 30-35% перекиси водорода и выдерживают в нем сырье в течение 60 мин, после чего опять добавляют в раствор перекись водорода в таком же количестве и концентрации и выдерживают в нем сырье в течение 60 мин, в случае использования оптических красителей крашение осуществляют при температуре от 30 до 90°C в течение от 1 до 2 часов в красящем растворе, содержащем от 1 до 2 мл/л поверхностно-активного вещества и от 5 до 10 г/л флуоресцентного и/или от 1,5 до 2 г/л тонирующего оптического красителя, после окончания соответствующего процесса окрашивания раствор сливают и сырье подвергают первой промывке в течение 15-20 мин при температуре 25-35°C в присутствии от 0,5 до 2 мл/л кондиционера, после чего осуществляют вторую промывку в проточной воде при температуре 10-15°C до чистой воды и последующую сушку и ческу.

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано для производства термостойких текстильных материалов, содержащих полиоксадиазольные волокна и предназначенных для изготовления одежды и имущества военнослужащих. Композиция для крашения материала состоит из водного раствора катионного красителя, интенсификатора и текстильно-вспомогательного вещества.

Изобретение относится к промышленным тканям, содержащим термохромный материал, используемым для контроля производственного процесса и индикации профиля температур промышленной ткани. .

Изобретение относится к нетканому полотну с нанесенной печатью, используемому для получения впитывающих изделий, таких как подгузники, изделия гигиены и т.п. .

Изобретение относится к способу получения текстильных изделий, в частности с прошивным ворсом, с геометрическими и негеометрическими рисунками. .

Изобретение относится к способу печати флага, вымпела, штандарта. .
Изобретение относится к получению оптических отбеливателей, которые могут быть использованы для маскировки желтизны и придания  яркости  или   высокой степени белизны пластическим массам, синтетическим смолам, синтетическим волокнам, краскам, пигментам, эмалям. Шихта для получения отбеливателя включает твёрдый носитель в количестве 10 об.% - 90 об.%  и оптический отбеливатель в количестве 90 об.%  - 10 об.%.
Наркология
Наверх