легкая долговечная одежда и слоистые материалы для ее изготовления

Формула изобретения

1. Способ изготовления предметов верхней одежды, имеющих стойкую к абразивному износу внешнюю пленочную поверхность, включающий стадии, на которых

a) выбирают тканый или вязаный текстильный слой и пористую фторполимерную мембрану;

b) окрашивают пористую фторполимерную мембрану красящим веществом для получения окрашенной внешней пленочной поверхности;

c) склеивают текстильный материал и пористую фторполимерную мембрану до или после стадии окрашивания с образованием слоистого материала, имеющего внешнюю пленочную поверхность и внутреннюю текстильную поверхность;

d) шьют предмет верхней одежды из слоистого материала таким образом, что окрашенная внешняя пленочная поверхность является внешней пленочной поверхностью предмета верхней одежды, а текстильная внутренняя поверхность расположена на противоположной стороне от внешней пленочной поверхности;

в котором слоистый материал характеризуется скоростью проницаемости водяных паров выше 4000 г/м²/24 ч, является стойким к абразивному износу и долговременно непроницаемым для жидкостей после испытания внешней пленочной поверхности на абразивное воздействие.

2. Способ по п.1, в котором шьют предмет верхней одежды из слоистого материала таким образом, что внутренняя текстильная поверхность слоистого материала является внутренней текстильной поверхностью предмета одежды.

3. Способ по п.1, в котором выбирают пористую фторполимерную мембрану, содержащую экспандированный политетрафторэтилен (эПТФЭ).

4. Способ по п.1, в котором выбирают микропористую политетрафторэтиленовую мембрану, содержащую перфторбутиленовый (ПФБЕ) сомономер.

5. Способ по п.1, в котором выбирают пористую фторполимерную мембрану, имеющую среднюю максимальную нагрузку в продольном и поперечном направлении выше 10 Н.

6. Способ по п.1, в котором выбирают пористую фторполимерную мембрану, имеющую прочность на продавливание шариком больше 75,6 Н (17 фунт силы).

7. Способ по п.1, в котором выбирают пористую фторполимерную мембрану, имеющую массу на единицу площади меньше 80 г/м².

8. Способ по п.1, в котором выбирают пористую фторполимерную мембрану, имеющую толщину меньше 35 мкм.

9. Способ по п.1, в котором текстильный материал содержит трикотаж, а слоистый материал является долговременно непроницаемым для жидкостей после более 1400 абразивных движений по внешней пленочной поверхности.

10. Способ по п.1, в котором слоистый материал является долговременно непроницаемым для жидкостей после более 3000 абразивных движений по внешней пленочной поверхности.

11. Способ по п.1, в котором текстильный материал содержит тканый материал, а слоистый материал является долговременно непроницаемым для жидкостей после более 4000 абразивных движений по внешней пленочной поверхности.

12. Способ по п.1, в котором окрашивают внешнюю пленочную поверхность слоистого материала путем печатания с помощью струйного печатающего устройства.

13. Способ по п.1, в котором внешняя пленочная поверхность слоистого материала имеет класс маслоотталкивания выше 4.

14. Способ по п.1, в котором выбирают слоистый материал, имеющий массу на единицу площади меньше 400 г/м².

15. Способ по п.1, в котором выбирают пористую фторполимерную мембрану, имеющую толщину меньше 120 мкм.

16. Способ по п.1, в котором дополнительно наносят на пористую фторполимерную мембрану олеофобное покрытие.

17. Способ по п.1, в котором дополнительно проводят стадию нанесения дискретных материалов на внешнюю пленочную поверхность для улучшения стойкости слоистого материала к абразивному износу.

18. Способ по п.17, в котором покрытие из дискретных материалов содержит материал, выбранный из полиуретана, эпоксидной смолы, силикона и фторполимеров.

19. Способ изготовления предметов верхней одежды, имеющих стойкую к абразивному износу внешнюю пленочную поверхность, включающий стадии, на которых

а) выбирают текстильный композит, содержащий стойкий к абразивному износу слоистый материал, имеющий окрашенную внешнюю пленочную поверхность и включающий в себя

(1) пористую фторполимерную пленку, содержащую пористую фторполимерную мембрану, имеющую среднюю максимальную нагрузку выше 10 Н, и

(ii) текстильный материал, прикрепленный к пористой фторполимерной пленке на стороне, противоположной окрашенной внешней пленочной поверхности;

при этом слоистый материал имеет скорость проницаемости водяных паров выше 4000 г/м²/24 ч, является стойким к абразивному износу и долговременно непроницаемым для жидкостей после 2000 абразивных движений;

b) изготавливают детали предмета одежды, содержащие текстильный композит;

c) сшивают предмет верхней одежды из деталей, содержащих текстильный композит, при этом детали одежды располагают таким образом, что окрашенная внешняя пленочная поверхность является внешней пленочной поверхностью предмета верхней одежды, а внутренняя текстильная поверхность расположена на стороне, противоположной внешней пленочной поверхности.

20. Способ изготовления детали верхней одежды, имеющей стойкую к абразивному воздействию и характеризующуюся низким водопоглощением внешнюю пленочную поверхность, включающий стадии, на которых

a) выбирают текстильный слой и пористую мембрану;

b) окрашивают пористую мембрану красящим веществом для получения окрашенной внешней пленочной поверхности;

c) склеивают текстильный материал и пористую мембрану до или после стадии окрашивания с образованием слоистого материала, имеющего внешнюю пленочную поверхность и внутреннюю текстильную поверхность;

d) шьют деталь одежды из слоистого материала таким образом, что окрашенная внешняя пленочная поверхность является внешней пленочной поверхностью детали одежды, а внутренняя текстильная поверхность расположена на стороне, противоположной внешней пленочной поверхности,

в котором слоистый материал имеет водопоглощение меньше или равное 10 г/м² и скорость проницаемости водяных паров выше 4000 г/м²/24 ч, при этом он является стойким к абразивному износу и долговременно непроницаемым для жидкостей после абразивного воздействия на внешнюю пленочную поверхность.

21. Способ по п.20, в котором дополнительно наносят олеофобный полимер на пористую мембрану.

22. Способ по п.20, в котором пористая мембрана содержит политетрафторэтилен (ПТФЭ).

23. Способ по п.20, в котором пористая мембрана содержит полиуретан.

24. Предмет верхней одежды, имеющий стойкую к абразивному износу внешнюю пленочную поверхность, содержащий текстильный композит, состоящий в основном из

1) первого слоя, состоящего в основном из пористой фторполимерной пленки, содержащей пористую фторполимерную мембрану, имеющую прочность на продавливание шариком больше 7,65 кг (17 фунт силы), при этом пористая фторполимерная пленка имеет окрашенную олеофобную внешнюю пленочную поверхность и внутреннюю пленочную поверхность, противоположную внешней пленочной поверхности; и

2) второго слоя, состоящего в основном из вязаного слоя, приклеенного к пористой фторполимерной пленке с помощью клеевого соединителя, примыкающего к внутренней пленочной поверхности;

который шьют таким образом, что окрашенная олеофобная внешняя пленочная поверхность является внешней пленочной поверхностью предмета одежды, при этом текстильный композит имеет скорость проницаемости водяных паров выше 4000 г/м²/24 ч, является стойким к абразивному износу и долговременно водонепроницаемым после более 1400 абразивных движений по внешней пленочной поверхности.

25. Предмет верхней одежды по п.24, в котором пористая фторполимерная пленка содержит мембрану, содержащую политетрафторэтилен (ПТФЭ).

26. Предмет верхней одежды со стойкой к абразивному износу внешней пленочной поверхностью, имеющий внешнюю пленочную поверхность и содержащий слоистый материал, включающий в себя

1) пористую фторполимерную пленку, имеющую стойкую к абразивному износу окрашенную внешнюю пленочную поверхность и внутреннюю пленочную поверхность, противоположную внешней пленочной поверхности, и характеризующуюся классом маслоотталкивания выше 2, при этом пористая фторполимерная пленка содержит пористую фторполимерную мембрану, имеющую среднюю максимальную нагрузку в поперечном и продольном направлении выше 10 Н, и

2) вязаный или тканый текстильный слой, приклеенный к пористой фторполимерной пленке с помощью клеевого соединителя, примыкающего к внутренней пленочной поверхности,

в котором слоистый материал имеет массу на единицу поверхности менее 150 г/м³, а предмет верхней одежды сшивают таким образом, что верхняя пленочная поверхность слоистого материала является внешней пленочной поверхностью предмета одежды.

27. Предмет верхней одежды по п.26, в котором пористая фторполимерная мембрана содержит политетрафторэтилен (ПТФЭ).

28. Предмет верхней одежды по п.26, в котором пористая фторполимерная мембрана является микропористой.

29. Предмет верхней одежды по п.26, в котором пористая фторполимерная мембрана содержит экспандированный политетрафторэтилен (эПТФЭ).

30. Предмет верхней одежды по п.26, в котором пористая фторполимерная мембрана содержит экспандированный политетрафторэтилен, содержащий перфторбутиленовый (ПФБЕ) сомономер.

31. Предмет верхней одежды по п.26, в котором пористая фторполимерная мембрана имеет среднюю максимальную нагрузку выше 12 Н.

32. Предмет верхней одежды по п.26, в котором пористая фторполимерная мембрана имеет средний модуль упругости в продольном и поперечном направлениях выше 40 МПа.

33. Предмет верхней одежды по п.26, в котором пористая фторполимерная мембрана имеет средний модуль упругости выше 70 МПа.

34. Предмет верхней одежды по п.26, в котором пористая фторполимерная мембрана имеет массу на единицу площади менее 80 г/м² .

35. Предмет верхней одежды по п.26, в котором пористая фторполимерная мембрана имеет массу на единицу площади менее 50 г/м².

36. Предмет верхней одежды по п.26, в котором пористая фторполимерная мембрана имеет массу на единицу площади от 19 до 60 г/м².

37. Предмет верхней одежды по п.26, в котором пористая фторполимерная мембрана имеет массу на единицу площади более 10 г/м².

38. Предмет верхней одежды по п.26, в котором пористая фторполимерная мембрана имеет толщину менее 120 мкм.

39. Предмет верхней одежды по п.26, в котором пористая фторполимерная мембрана имеет толщину менее 35 мкм.

40. Предмет верхней одежды по п.26, в котором слоистый материал является непроницаемым для жидкостей после абразивного воздействия на внешнюю пленочную поверхность.

41. Предмет верхней одежды по п.26, в котором текстильный материал является вязаным, а слоистый материал является непроницаемым для жидкостей после более 1400 абразивных движений по внешней пленочной поверхности.

42. Предмет верхней одежды по п.26, в котором текстильный материал является вязаным, а слоистый материал является непроницаемым для жидкостей после более 2000 абразивных движений по внешней пленочной поверхности.

43. Предмет верхней одежды по п.26, в котором слоистый материал имеет показатель водопоглощения меньший или равный 10 г/м².

44. Предмет верхней одежды по п.26, дополнительно содержащий дискретное покрытие в виде частиц или дискретных элементов для обеспечения дополнительной стойкости к абразивному износу.

45. Предмет верхней одежды по п.44, в котором покрытие из дискретных материалов содержит материал, выбранный из полиуретана, эпоксидной смолы, силикона или фторполимеров.

46. Предмет верхней одежды, стойкий к абразивному износу, имеющий внешнюю пленочную поверхность с низким водопоглощением и содержащий слоистый материал, включающий в себя

1) пористую фторполимерную пленку, имеющую стойкую к абразивному износу окрашенную внешнюю пленочную поверхность и внутреннюю пленочную поверхность, противоположную внешней пленочной поверхности, характеризующуюся классом маслоотталкивания выше 2 и содержащую мембрану, имеющую среднюю максимальную нагрузку в поперечном и продольном направлении выше 10 Н и

2) вязаный или тканый текстильный слой, приклеенный к пористой полимерной пленке с помощью соединителя, прилегающего к внутренней пленочной поверхности, при этом слоистый материал имеет скорость проницаемости водяных паров выше 4000 г/м²/24 ч и массу на единицу площади менее 150 г/м²,

который шьют таким образом, что внешняя пленочная поверхность слоистого материала является внешней пленочной поверхностью предмета одежды, имеющей показатель водопоглощения меньше 10 г/м².

47. Способ изготовления легкого слоистого материала, имеющего стойкую к абразивному износу внешнюю пленочную поверхность, включающий в себя стадии, на которых

a) выбирают текстильный слой;

b) выбирают пористую мембрану, имеющую среднюю максимальную нагрузку выше 10 Н;

c) окрашивают пористую мембрану красящим веществом для получения пористой пленки, имеющей окрашенную внешнюю пленочную поверхность; и

d) склеивают текстильный материал и пористую пленку до или после стадии окрашивания с образованием слоистого материала, имеющего внешнюю пленочную поверхность и внутреннюю текстильную поверхность,

в котором слоистый материал имеет скорость проницаемости водяных паров выше 4000 г/м²/24 ч и массу на единицу площади менее 400 г/м ², а внешняя пленочная поверхность является стойкой к абразивному износу и непроницаемой для жидкостей после абразивного воздействия на нее.

48. Способ по п.47, дополнительно включающий в себя стадию нанесения на пористую мембрану олеофобного покрытия.

49. Способ по п.47, в котором пористая мембрана является микропористой.

50. Способ по п.47, в котором пористая мембрана содержит полиуретан.

51. Способ по п.47, в котором пористая мембрана содержит микропористый политетрафторэтилен (ПТФЭ).

52. Способ по п.47, в котором пористая мембрана содержит микропористый экспандированный политетрафторэтилен.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Изобретение относится к воздухопроницаемому легкому долговечному слоистому материалу, имеющему внешнюю пленочную поверхность, и легкому долговечному предмету одежды, выполненному из данного слоистого материала.

Уровень техники

Известны предметы одежды, имеющие пленочные слои, придающие одежде водостойкость или непроницаемость для жидкостей и обеспечивающие при этом воздухопроницаемость.

Слоистые материалы и предметы одежды конструируются таким образом, чтобы обеспечивать защиту пленочному слою и препятствовать разрыву, повреждению проколами или абразивному износу и т.п. Для защиты поверхности пленки от повреждений к обеим поверхностям пленки чаще всего присоединяют внутренний и внешний текстильные слои.

В альтернативном случае предметы одежды, поверхность пленки которых не покрыта внутренним или внешним защитным слоем, часто конструируют таким образом, чтобы использовать данный предмет одежды в сочетании с другим предметом одежды, текстильная поверхность которого обеспечивает защиту поверхности пленки от повреждения. Например, нижнее белье, содержащее пленочный композит, не имеющий внешнего защитного текстильного слоя, одевается под отдельный предмет верхней одежды, за счет чего оно в меньшей степени подвержено прямому повреждающему воздействию.

В результате наложения внешнего и внутреннего текстильных слоев, необходимых для защиты пленочных слоев от повреждений, увеличивается вес предмета одежды, и создаются материалы, внешняя поверхность которых больше впитывает воду. Кроме того, ношение верхней одежды для защиты нижнего белья, имеющего пленочный слой, создает громоздкий комплект.

Сущность изобретения

Предложен легкий слоистый материал, имеющий внешнюю пленочную поверхность. Легкий слоистый материал в достаточной степени стоек к абразивному износу в случае его использования для изготовления предметов одежды и других изделий, таких как верхняя одежда и защитная одежда, имеющих внешнюю пленочную поверхность, которая сохраняет водоупорность после испытания на абразивный износ. Легкий слоистый материал имеет пористую полимерную поверхность, которая может быть окрашена, например методом печатания. Поверхность внешней пленки слоистого материала может быть покрыта гидрофобной и олеофобной покровной композицией для обеспечения стойкости к маслу и сохранения водонепроницаемости и водостойкости.

Предложен способ изготовления легкого слоистого материала, имеющего стойкую к абразивному износу внешнюю пленочную поверхность. Способ включает в себя стадии: выбор текстильного слоя; выбор шероховатой пористой фторполимерной мембраны; нанесение покрытия и окрашивание пористой фторполимерной мембраны для образования гидрофобной и олеофобной фторполимерной пленки, имеющей внешнюю пленочную поверхность; и склеивание текстильной и пористой фторполимерной пленки до или после стадии нанесения покрытия или стадии окрашивания с образованием слоистого материала, имеющего внешнюю пленочную поверхность и внутреннюю текстильную поверхность. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения получается слоистый материал, имеющий показатель проницаемости водяного пара выше 1000 г/м ²/24 часа, массу слоистого материала на единицу площади менее 200 г/м², при этом поверхность внешней пленки слоистого материала обладает стойкостью к абразивному износу, за счет этого слоистый материал длительное время является водоупорным для жидкостей.

Предложен способ изготовления предмета одежды, такого как легкая верхняя одежда, имеющая стойкую к абразивному износу и длительное время непроницаемую для жидкостей внешнюю пленочную поверхность. Способ включает в себя стадии: выбор слоистого материала, имеющего тканый, вязаный или нетканый текстильный слой, приклеенный на пористую фторполимерную мембрану; нанесение покрытия и окрашивание пористой фторполимерной мембраны олеофобной полимерной композицией до или после стадии склеивания с образованием слоистого материала, имеющего внешнюю пленочную поверхность и внутреннюю текстильную поверхность; пошив предмета верхней одежды из слоистого материала таким образом, чтобы окрашенная внешняя пленочная поверхность стала внешней пленочной поверхностью предмета верхней одежды, а текстильная внутренняя поверхность была расположена на стороне противоположной внешней пленочной поверхности.

Описание чертежей

Осуществление настоящего изобретения должно стать понятным из следующего описания со ссылками с прилагаемые чертежи.

На фиг.1а показан предмет верхней одежды согласно одному из вариантов осуществления изобретения, вид спереди в перспективе;

на фиг.1в - то же, вид сзади в перспективе;

на фиг.2 - слоистый материал согласно одному из вариантов осуществления изобретения, вид в перспективе;

на фиг.3а - микрофотография образца материала с крючками, используемого в модифицированном тесте на абразивное воздействие крючками, вид в поперечном сечении;

на фиг.3b - микрофотография поверхности образца материала с крючками, используемого в модифицированном тесте на абразивное воздействие крючками, вид сверху вниз.

Подробное описание изобретения

В заявке предложен воздухопроницаемый легкий долговечный слоистый материал, используемый при изготовлении водостойких предметов одежды, таких как предметы верхней одежды, имеющие пониженную смачиваемостью водой. Изготовленный слоистый материал имеет стойко окрашенную пленочную поверхность. Предложен воздухопроницаемый легкий предмет верхней одежды, имеющий внешнюю пленочную поверхность, нетекстильную и пригодную для печатания, стойкую к абразивному износу и, следовательно, длительное время непроницаемую для жидкостей.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения предложен (фиг.1а и 1b) предмет (1) одежды в виде куртки, имеющей внешнюю нетекстильную поверхность спереди (20) и сзади (21). Куртка (1) имеет внешнюю нетекстильную поверхность (2) и внутреннюю текстильную поверхность (3), которая обращена в сторону тела пользователя одежды. Куртка (1) имеет переднюю застежку (4), рукава (5) с манжетами (6) на запястьях и поясную ленту (7). Предмет одежды выполнен из слоистого материала, поперечное сечение которого показано на фиг.2. Согласно одному из вариантов осуществления одежда включает слоистый материал (10), имеющий внешнюю пленочную поверхность (11) и внутреннюю текстильную поверхность (12). Слоистый материал (10) содержит пористую мембрану (13), прилегающую к текстильному слою (14). Пористая мембрана (13) может быть окрашена каким-либо красящим веществом (16) и/или покрыта олеофобной композицией, являющейся также и гидрофобной и образующей внешнюю пленочную поверхность (11) слоистого материала (10).

Текстильный слой (14) прилегает к пористой мембране (13) со стороны, противоположной внешней пленочной поверхности (11) и присоединен к пористой мембране с помощью соединителей (15), показанных в виде прерывистых соединителей (фиг.2).

Желательно изготавливать слоистые материалы с пленочной поверхностью, которая могла бы иметь долговечное покрытие, например из красящих веществ и олеофобных покрытий. Когда мембранный слой является пленкой с низкой поверхностной энергией, например как многие фторполимерные материалы, пористость мембраны обеспечивает долговечную механическую связь покровных композиций с мембранной структурой. Однако известно, что многие пористые пленки сильно подвержены абразивному износу, что не позволяет обеспечить надежную непроницаемость пористых пленок для жидкостей при использовании их в условиях, где пленки подвергаются абразивному воздействию. Описанные в заявке слоистые материалы имеют пленочную поверхность, образованную мембранами, имеющими достаточную пористость для создания долговечного покрытия, так же стойкого к абразивному износу и сохраняющего водостойкость для жидкостей.

Внешняя пористая пленочная поверхность (11) слоистого материала (10) может быть выполнена, например, из пористой мембраны, содержащей полимерные материалы, такие как фторополимеры, полиолефины, полиуретаны, и полиэстеры. В числе подходящих полимеров могут быть смолы, подвергаемые обработке для образования пористых или микропористых мембранных структур. Подходящими для использования в изобретении являются, например, политетрафторэтиленовые (ПТФЭ) смолы, подвергаемые обработке для образования вытянутых пористых структур. Например, в соответствии со способом, описанным в патентных документах US 3953566, 5814405 или 7306729, ПТФЭ смолы могут быть вытянуты с образованием микропористых мембранных структур, характеризующихся взаимосвязанными с помощью фибрилл узлами при расширении. В некоторых вариантах осуществления изобретения ПТФЭ фторполимерные пленки выполнены из ПТФЭ смол, согласно патентному документу US 6541589, имеющих в качестве сомономера звенья полифторбутилэтилена (ПФБЭ). Например, микропористые экспандированные ПТФЭ (эПТФЭ) фторполимеры могут содержать ПТФЭ, имеющий от примерно 0,05 до примерно 0,5 вес % сомономерных звеньев ПФБЭ в расчете на общий вес полимера.

В одном из вариантов осуществления изобретения внешняя пористая мембрана (13) содержит эПТФЭ, имеющий микроструктуру, характеризующуюся взаимосвязанными с помощью фибрилл узлами, в котором поры пористой пленки являются в достаточной степени узкими, чтобы обеспечить непроницаемость для жидкостей, и достаточно открытыми, чтобы обеспечить проницаемость водяных паров и проникновение покрытий красителей и олеофобных композиций. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения является желательным, чтобы пористые мембраны имели средний размер проточных пор меньший или равный примерно 400 нм, обеспечивающий водостойкость, и средний размер проточных пор больший примерно 50 нм, необходимый для окрашивания. Это может быть достигнуто путем компаундирования ПТФЭ смолы, которая является подходящей для образования при растяжении микроструктуры с узлами и фибриллами. Указанная смола может быть смешана со смазочной экструзионной добавкой на основе алифатических углеводородов типа уайт-спирита. Компаундированная смола может формоваться в цилиндрические таблетки, а экструдируемая известными способами паста -в любую возможную при экструзии форму, преимущественно в ленту или мембрану. Изделие может быть каландрировано до заданной толщины между валками и затем высушено при нагревании для удаления смазочного материала. Высушенное изделие расширяют путем растяжения в машине и/или в поперечных направлениях, например, как описано в патентных документах US 3953566, 5814405 или 7406729, с образованием экспандированной ПТФЭ структуры, характеризующейся рядом узлов, соединенных между собой с помощью фибрилл. Изделие из эПТФЭ после этого фиксируют в аморфном состоянии, нагревая его до температуры выше точки плавления кристаллов ПТФЭ, например до примерно 343-375°С или примерно от 325 до 390°С.

Пористые полимерные пленки могут подбираться таким образом, чтобы в зависимости от применения они имели некоторый диапазон массы на единицу площади и толщины. Например, пористые полимерные мембраны могут подбираться так, чтобы они имели массу на единицу площади меньшую примерно 80 г/м². Предпочтительно, чтобы пористая мембрана имела массу на единицу площади бблыпую примерно 10 г/м² или большую примерно 18 г/м². В некоторых вариантах осуществления изобретения предпочтительно выбирают такие пористые мембраны, которые имеют массу на единицу площади меньшую примерно 60 г/м², или меньшую примерно 50 г/м², или меньшую примерно 30 г/м². В некоторых случаях целесообразно выбирать пористые мембраны, имеющие массу на единицу площади от 19 до 60 г/м². Однако для изготовления обуви предпочтительно использовать мембраны, имеющие меньшую массу на единицу площади. Можно выбирать пористые полимерные мембраны, имеющие различную толщину. В некоторых вариантах осуществления предпочтительно, чтобы пористые полимерные мембраны имели толщину меньшую примерно 120 мкм. Кроме того, может потребоваться, чтобы пористые полимерные мембраны имели толщину меньшую 35 мкм.

В тех случаях, когда слоистый материал характеризуется как длительно непроницаемый для жидкости, подразумевается, что он остается непроницаемым для жидкостей после абразивного воздействия согласно описанному в заявке методу испытаний на абразивный износ.В некоторых вариантах осуществления слоистые материалы, обеспечивающие надежную непроницаемостью для жидкостей, содержат текстильный материал, приклеенный на пористую мембрану, которая характеризуется предельной нагрузкой при продавливании образца шариком выше 75,6 Н (17 фунтов силы) или выше примерно 84,5 Н (19 фунтов силы), измеряемой в ходе описанного в заявке теста на определение предельной нагрузки при продавливании образца шариком. В некоторых вариантах осуществления слоистые материалы, обеспечивающие высокую длительную непроницаемостью для жидкостей, содержат текстильный материал, приклеенный на пористую мембрану, имеющую определенные свойства, определяемые при тестировании согласно описанным в заявке тестам для определения ударной вязкости, максимальной нагрузки, средней прочности на растяжение матрицы (MTS) и модуля упругости. Например, в некоторых вариантах осуществления слоистые материалы, содержащие текстильный материал, приклеенный на пористую мембрану со средней максимальной нагрузкой (средняя максимальная нагрузка в продольном и поперечном направлениях) выше 10 Н или выше 12 Н, или выше 20 Н, обладают долговременной непроницаемостью для жидкостей. Подходящие пористые мембраны могут иметь средний модуль упругости в поперечном и продольном направлениях выше примерно 40 МПа, или выше примерно 50 МПа, или выше примерно 60 МПа. В некоторых вариантах осуществления изобретения обладающие долговременной непроницаемостью для жидкостей слоистые материалы содержат пористые мембраны, имеющие среднюю прочностью на растяжение матрицы в продольном и поперечном направлении выше 90 МПа, или выше 95 МПа, или выше 100 МПа, или выше 150 МПа.

Пористая структура экспандированной фторполимерной мембраны, включающая узлы и фибриллы, позволяет покровным материалам и/или материалам, наносимым методом печатания, проникать в структуру с узлами и фибриллами, благодаря чему они удерживаются в или на экспандированной фторполимерной мембране. Известно, что низкая поверхностная энергия фторполимерных пленок, таких как эПТФЭ, не позволяет осуществлять большинство поверхностных обработок, что создает проблему с нанесением долговечных покрытий, таких как те, которые содержат красители. Несмотря на это, в одном из вариантов осуществления изобретения покровная композиция содержит связующее и красящий материал для окрашивания пленочной поверхности, которая используется в качестве внешней пленочной поверхности слоистого материала. Покровная композиция покрывает или обволакивает узлы и/или фибриллы экспандированной фторполимерной структуры, формируя долговечный эстетичный внешний вид.

Мембраны, пригодные для использования в качестве внешней пленочной поверхности, имеют поверхность, обеспечивающую долговечный внешний вид после нанесения рисунка. В некоторых вариантах осуществления изобретения долговечность внешнего вида может достигаться с помощью окрашенных покровных композиций, содержащих пигмент, размер частиц которого достаточно мал для того, чтобы частицы могли проникать внутрь пор пористой подложки. Частицы пигмента со средним диаметром меньшим 250 нм пригодны для создания стойкой окраски. Кроме того, покровные композиции могут содержать связующее, способное увлажнять пористую подложку и связывать пигмент со стенками пор.

Могут наноситься красители разнообразных цветов за счет использования множества пигментов или путем варьирования концентраций одного или более пигментов, либо при использовании обоих способов. В одном из вариантов осуществления изобретения слоистый материал имеет внешнюю пленочную поверхность, и более чем 90% внешней пленочной поверхности окрашено с помощью печатания или какого-либо другого способа нанесения, при этом сохраняется пористость или возможность пропускания влажного пара. В одном из вариантов осуществления изобретения поверхность пленки может быть окрашена с помощью красящего вещества с образованием однотонного цвета или рисунка (орнамента). Покровные композиции, содержащие красящие вещества, могут наноситься, создавая при этом различные цвета и рисунки, такие как сплошные, камуфляжные или набивные рисунки. Покровные композиции могут содержать одно или более красящих веществ, пригодных для использования при печатании камуфляжных рисунков, таких как лесной и пустынный узор. В одном из вариантов осуществления изобретения покровная композиция, пригодная для использования при печатании лесных маскировочных рисунков на поверхности пористой пленки, содержит черное, коричневое, зеленое или светло-зеленое красящее вещество. В одном из альтернативных вариантов осуществления изобретения покровная композиция содержит коричневое, цвета хаки и желтовато-коричневое красящее вещество, пригодное для печати пустынного камуфляжного рисунка. В других вариантах осуществления используются композиции, содержащие красящие вещества с вариациями оттенков в пределах двух указанных выше примеров.

Покровная композиция может наноситься на пористую мембрану с образованием пористой внешней пленки с помощью нескольких методов. Методы нанесения для окрашивания включают в себя, но не ограничены, нанесение покрытия с помощью переноса, трафаретную печать, глубокую печать, краскоструйную печать и нанесение покрытия с помощью ножевого устройства. Пористая мембрана может подвергаться дополнительным обработкам при условии сохранения достаточной пористости по всему слоистому материалу, чтобы сохранялась возможность прохождения влажного испарения через мембрану. Для придания мембране функциональности могут проводиться дополнительные обработки, такие как, но не ограничивающие, придание олеофобности и гидрофобности, в тех случаях, когда пленочная поверхность не обладает необходимым уровнем олеофобности и гидрофобности. Примеры олеофобных покрытий включают, в частности, фторполимеры, такие как фторакрилаты, и другие материалы, такие как материалы, приведенные в патентном документе US 11/440 870. Олеофобность может быть также обеспечена путем нанесения покрытия на по крайней мере. одну из поверхностей пористой мембраны, которая образует пористую внешнюю пленку со сплошным покрытием из олеофобного и пропускающего влажный пар полимера. Некоторые примеры пропускающих влажный пар полиуретанов, пригодных для таких целей, описаны в патентном документе US 4969998. В то время как некоторые полимеры образуют внешнюю пленочную поверхность, имеющую необходимый высокий уровень олеофобности, пленочные покрытия, образованные другими полимерами недостаточно олеофобны. Олеофобность этих пленок может быть повышена путем нанесения дополнительного какого-либо олеофобного покрытия. Образуемые слоистые материалы имеют внешнее пленочное покрытие с классом маслоотталкивания выше примерно 2 при тестировании в соответствии с описанным в заявке тестом на маслоотталкивание. В других вариантах осуществления могут быть образованы слоистые материалы, у которых внешняя пленочная поверхность характеризуется классом маслоотталкивания выше или равным примерно 4, или выше или равным примерно 5, или выше или равным примерно 6. В некоторых случаях внешняя пористая пленка может включать прерывистое покрытие, например в виде частиц или дискретных элементов, что придает дополнительную стойкость к абразивному износу. Для повышения стойкости слоистого материала к абразивному износу на внешнюю пленочную поверхность может распыляться или наноситься покрытие из отдельных материалов, которое может содержать, например, полиуретан, эпоксиды, силикон, фторполимеры и т.п.

В соответствии с принципами эстетики может быть создана долговечная окрашенная пленочная поверхность, характеризующаяся изменением цвета меньшим 20 Дельта-Е (d-Е) при тестировании на абразивный износ окрашенной внешней пленочной поверхности согласно описанному в заявке тесту на изменение цвета после абразивного воздействия. Слоистые материалы могут быть изготовлены с эстетически долговечной пленочной поверхностью, характеризующейся Дельта-Е (d-E) меньшей 15 или Дельта-Е (d-E) меньшим 10.

Слоистый материал содержит также текстильный материал (14), такой как тканый, вязаный или нетканый текстильный материал, присоединенный к пористой внешней пленке (13) слоистого материала (10) на стороне, противоположной внешней пленочной поверхности (11). Текстильный материал (14) может подбираться так, чтобы при образовании слоистого материала он обеспечивал размерную стабильность пористой внешней пленке (13). Для предмета одежды текстильный материал (14) может также подбираться таким образом, чтобы он обеспечивал приятное ощущение при контакте со стороной слоистого материала, обращенной в сторону носителя одежды. В число легких текстильных материалов могут входить такие материалы как хлопок, вискоза, нейлон и полиэстер, а также их смеси. В некоторых случаях может оказаться предпочтительным, чтобы текстильный материал был огнестойким и, поэтому, мог содержать, например, один или более таких материалов как арамид (например, продаваемый под торговым названием Nomex или Defender), модакрилик, стекловолокно и т.п.В некоторых вариантах осуществления может оказаться целесообразным использовать текстильный материал, имеющий удельный вес менее примерно 340 г/см² (примерно 10 унций/ярд²), или менее примерно 272 г/см² (примерно 8 унций/ярд²), или менее примерно 204 г/см ² (примерно 6 унций/ярд²), или менее примерно 170 г/см² (примерно 5 унций/ярд²) или менее примерно 102 г/см² (примерно 3 унций/ярд² ).

На слой текстильного материала (14) могут также наноситься покрытия для придания слоистому материалу разнообразных свойств. Например, на текстильный материал может быть нанесено красящее вещество для окрашивания слоя в однотонный цвет или окрашивания с получением рисунка, включающего в себя один или более цветов. Текстильный материал и мембрана, составляющие внешнюю пленочную поверхность, могут быть окрашены тем же самым или другим способом и тем же самым цветом или рисунком, что и внешняя пленка. Слой пористой мембраны (13), образующий внешнюю пленочную поверхность (11), и текстильный материал (14) соединяют между собой таким образом, чтобы сохранялся заданный высокий уровень проницаемости водяных паров. В некоторых вариантах осуществления изобретения, например, для достижения максимальных уровней воздухопроницаемости и проницаемости водяных паров, для соединения слоев используют дискретные клеевые соединители. В других вариантах осуществления пористая мембрана (13) и текстильный материал (14) могут быть склеены с помощью сплошного клеевого слоя, при этом целесообразно, чтобы сплошной клеевой слой был паропроницаемым, как это описано в патентном документе US 4925732, а слоистый материал имел уровень проницаемости водяных паров выше примерно 2000 г/м² /24 часа. Клеевые композиции включают в себя термореактивные клеи, такие как полиуретан, и силикон. Термопластичные клеи включают термопластичный полиуретан. Пористый мембранный слой и текстильный материал соединяют между собой с помощью клеевого соединения с использованием таких способов склеивания, как ламинирование формным цилиндром, склеивание клеевым спреем и склеиванием методом сплавления с помощью термопластичной сетки с образованием легкого слоистого материала.

Долговременно непроницаемые для жидкостей слоистые материалы являются стойкими к абразивному износу и не подтекают после испытаний на абразивный износ внешней пленочной поверхности слоистого материала при числе абразивных движений большем или равном примерно 1400 согласно описанному в заявке тесту на непроницаемость для жидкостей (тест Сатера) после испытаний на абразивное воздействие крючками. В других вариантах осуществления изобретения изготавливают слоистые материалы, которые остаются непроницаемыми для жидкостей после 3000 абразивных движений по внешней пленочной поверхности. Также могут быть изготовлены слоистые материалы, которые остаются непроницаемыми для жидкостей после 4000 абразивных движений по внешней пленочной поверхности или остаются непроницаемыми для жидкостей после более чем 6000 абразивных движений по внешней пленочной поверхности.

Проницаемость водяных паров, или воздухопроницаемость, является существенным для обеспечения охлаждения носителя верхней одежды, выполненной из описанного в заявке слоистого материала. Описанные в заявке слоистые материалы являются, таким образом, воздухопроницаемыми, характеризующимися скоростью проницаемости водяных паров (MVTR) выше 1000 г/м²/24 часа, или выше 2000 г/м /24 часа, или выше 4000 г/м²/24 часа, или выше 5000 г/м ²/24 часа, или выше 10000 г/м²/24 часа., или выше 15000 г/м²/24 часа или выше 20000 г/м² /24 часа при тестировании согласно описанному методу. Описанные в заявке легкие слоистые материалы обладают массой на единицу площади меньшей чем примерно 400 г/м², или меньшей чем примерно 350 г/м², или меньшей чем" примерно 200 г/м², или меньшей чем примерно 150 г/м² , или меньшей чем примерно 145 г/м², или меньшей чем примерно 120 г/м², или меньшей чем примерно 100 г/м ².

Предлагаемые в заявке слоистые материалы с внешней пленочной поверхностью характеризуются низким водопоглощением по сравнению, например, с воздухопроницаемыми слоистыми материалами, имеющими внешнюю текстильную поверхность. В некоторых вариантах осуществления изобретения предлагаемые в заявке слоистые материалы характеризуются водопоглощением меньшим или равным примерно 10 г/м² при тестировании согласно описанному в заявке тесту на водопоглощение. В других вариантах осуществления изобретения изготавливают слоистые материалы, характеризующиеся водопоглощением меньшим или равным примерно 8 г/м², или меньшим или равным примерно 6 г/м², или меньшим или равным примерно 4 г/м², или меньшим или равным примерно 3 г/м ².

Предложен способ изготовления легких слоистых материалов, имеющих стойкую к абразивному износу внешнюю пленочную поверхность. Способ включает в себя стадии: выбор текстильного слоя; выбор пористой фторполимерной мембраны, характеризующейся средней максимальной нагрузкой в поперечном и продольном направлении выше 10 Н; и нанесение покрытия и/или окрашивание пористой фторполимерной мембраны олеофобной полимерной композицией и/или красящим веществом для получения пористой фторполимерной пленки, имеющей олеофобную окрашенную внешнюю пленочную поверхность с классом маслоотталкивания выше 2. Кроме того, способ включает в себя до или после стадии покрытия и/или стадии окрашивания склеивание текстильного материала и пористой фторполимерной пленкой с образованием слоистого материала, имеющего внешнюю пленочную поверхность и внутреннюю текстильную поверхность. В одном из вариантов осуществления изобретения слоистый материал характеризуется уровнем проницаемости водяных паров выше 1000 г/м²/24 часа и массой на единицу площади меньшей 150 г/м², при этом внешняя пленочная поверхность слоистого материала является стойкой к абразивному износу, оставаясь непроницаемой для жидкостей после абразивного воздействия на внешнюю пленочную поверхность.

Предложен также способ изготовления ^легких предметов одежды, таких как верхняя одежда, имеющая стойкую к абразивному износу внешнюю пленочную поверхность. Способ включает в себя стадии: выбор текстильного слоя и пористой фторполимерной мембраны; и нанесение покрытия и/или окрашивание пористой фторполимерной мембраны олеофобной полимерной композицией и/или красящим веществом для получения олеофобной окрашенной внешней пленочной поверхности с классом маслоотталкивания выше 2. Кроме того, способ включает в себя склеивание текстильного материала и пористого фторполимера до или после стадии нанесения покрытия и/или стадии окрашивания, и образование слоистого материала, имеющего внешнюю пленочную поверхность и внутреннюю текстильную поверхность, которая противоположна внешней пленочной поверхности, при этом слоистый материал характеризуется уровнем проницаемости водяных паров большим 1000 г/м² /24 часа, является стойким к абразивному износу и долговременно непроницаемым для жидкостей после испытания на абразивное воздействие на внешнюю пленочную поверхность. Кроме того, способ включает стадию пошива верхней одежды из слоистого материала таким образом, чтобы окрашенная внешняя пленочная поверхность была внешней пленочной поверхностью верхней одежды.

Изделия, изготавливаемые из описанных выше слоистых материалов включают в себя одежду, такую как предметы верхней одежды, в том числе куртки, пончо, дождевики, головные уборы, капюшоны, перчатки, брюки, комбинезоны, обувь и т.п., а также другие изделия, такие как защитные изделия, тенты, ограждения и т.д.

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

Масса на единицу площади

Массу на единицу площади измеряют согласно методу испытаний в соответствии со стандартом ASTM D 3776 (Standard Test Methods for Mass per Unit Area (Weight) of Fabric (Стандартные методы испытаний для определения массы на единицу площади (вес) ткани) (вариант С), в котором используются весы Mettler-Toledo Scale, Model 1060. Перед взвешиванием образцов весы подвергаются перекалибровке. Веса регистрируют в унциях с точностью до ближайшей полуунции. Эти значения переводят в приводимые в заявке граммы на квадратный метр.

Определение плотности мембран

Для определения плотности материала мембран, используемых в примерах настоящего изобретения и сравнительных примерах, измеряют соответствующие параметры отобранных образцов. Как было отмечено выше, измеряют массу (с использованием аналитических весов Mettler-Toledo model AB104) и толщину (с использованием калибр-скобы Kafer FZ 1000/30) образцов размером 165 мм ×15 мм. Полученные данные используют для расчета плотности по следующей формуле:

где - плотность, г/см³,

m - масса, г,

w - ширина (1,5 см),

l - длина (16,5 см),

t - толщина, см.

Измерение толщины мембран

Для измерения толщины материала мембран в примерах настоящего изобретения используют калибр-скобу Kafer FZ 1000/30. Измерения проводят по меньшей мере на четырех участках каждого образца. Среднее значение этого множества измерений считается значением толщины для каждой мембраны.

Определение воздухопроницаемости по Герли

Воздухопроницаемость каждого образца определяют по времени, необходимому для прохождения 50 см³ воздуха через образец согласно стандарту FED-STD-191A Method 5452 при следующем исключении. Методы испытаний не выполнялись в тех случаях, когда образцы перед испытаниями герметизировали для обеспечения хорошей непроницаемости и отсутствия протечки около кромок в процессе испытания. Испытание для определения среднего размера проточных пор

Средний размер сквозных пор (MFP) образца пористой мембраны измеряют согласно стандарту ASTM F 316-03 Test Metod В за исключением того, что в качестве увлажняющей жидкости вместо минерального масла используют силиконовое масло (Dow Coming 200 (R) fluid, 10 cs). Для образцов, содержащих политетрафторэтилен (ПТФЭ) используется силиконовое масло, имеющее поверхностное натяжение приблизительно 20,1 дин/см. Средний размер сквозных пор (MFP) определяют, используя указанный метод испытания и капиллярный порометр PMI Model CFP-1500-A.

Определение прочности при продавливании образца шариком

Метод испытания и соответствующая аппаратура для фиксации образца разработаны компанией W.L. Gore & Associates, Inc. для совместного использования со стендом для испытания Chatillon Test Stand. При испытании измеряют прочность на продавливание материалов, таких как текстильные материалы (тканые, вязаные, нетканые материалы и тому подобное), пористые или непористые пластиковые пленки, мембраны, листы и тому подобное, их композиции и другие материалы в плоской форме.

Образец туго натягивают, но без растяжения, между двумя кольцевыми прижимными пластинами с отверстием диаметром 7,62 см. К центру образца в направлении Z (перпендикулярном направлениям в плоскости X-Y) прилагается нагрузка с помощью металлического стержня, имеющего полированный стальной шарообразный наконечник диаметром 2,54 см. Другим своим концом стержень соединен с соответствующим ему динамометром Chatillon, установленном на стенде Chatillon Test Stand, Model No. TCD-200. Нагрузка прилагается со скоростью 25,4 см/мин вплоть до возникновения разрушения образца. Разрушение (раздир, разрыв и тому подобное) может происходить в любом месте в пределах натянутого участка. Результаты приводятся в виде среднего значения из трех результатов измерений максимального приложенного усилия перед разрушением.

Испытание проводили при конкретных условиях температуры и влажности окружающей среды, обычно при температуре в диапазоне от 21°С до 24°С и относительной влажности в диапазоне от 35% до 55%. Данные по продавливанию шариком могут быть выражены в виде зависимости прочности на продавливание шариком от массы на единицу площади образца; массу на единицу площади образца можно определить как произведение плотности на толщину образца.

Метод испытания для определения работы разрыва, максимальной нагрузки, значения

ППРМ и модуля упругости

Изготовление образца осуществляют с использованием пуансона штампа, позволяющего вырезать из мембранного полотна из эПТФЭ прямоугольные образцы длиной 165 мм и шириной 15 мм. Полотно мембраны помещают на раскройный стол таким образом, чтобы на нем не имелось морщин на участке, из которого должен быть вырезан образец. После этого на мембрану помещается штамп размером 165 мм ×15 мм (обычно на центральных 200 мм полотна) таким образом, чтобы длинная ось была параллельна направлению, которое будет тестироваться. Направления, упоминаемые в настоящем описании, были измерены в продольном направлении (параллельном направлению перемещения в процессе работы) и в поперечном направлении (перпендикулярном направлению перемещения в процессе работы).

После выравнивания штампа к нему прикладывают давление для прорезки насквозь мембранного полотна. После прекращения действия давления прямоугольный образец для испытания должен быть проверен для того, чтобы убедиться в отсутствии у него краевых дефектов, которые могут повлиять на испытание на растяжение.

Для получения характеристик полотна мембраны, необходимо вырезать из него по меньшей мере по 3 образца в продольном (L) и поперечном (Т) направлениях. После изготовления образцов производится измерение их массы (с использованием аналитических весов Mettler-Toledo, model AB104) и их толщины (с использованием калибр-скобы Kafer FZ1000/30). Каждый образец затем тестируют для определения его свойств при растяжении с использованием динамометра Instron 5500, применяющего программное обеспечение Merlin Series IX (версия 7.51). Образцы вставляют в динамометр и фиксируют в нем с использованием прижимных пластин Instron Catalog 2702-015 (опорная пластина с резиновым покрытием) и пластин 2702-016 (рифленая опорная пластина) таким образом, чтобы каждый из концов образца удерживался между одной опорной пластиной с резиновым покрытием и одной рифленой опорной пластиной. Прилагаемое к прижимным пластинам давление составляет приблизительно 50 фунт/дюйм² (345 кПа). Расчетная длина между зажимами устанавливается равной 50 мм, скорость траверсы (скорость растягивания) выставляли равной скорости 508 мм/мин.

Для проведения данных измерений использовали динамометрический датчик на 0,1 кн и данные собирали со скоростью 50 точка/сек. Для обеспечения получения сопоставимых результатов температура в лаборатории должна находиться в диапазоне от 20,0°С (68°F) до 22,2°С (72Т). В заключение, если разрыв возникал вблизи зажима, данные отбрасывались.

Для получения характеристик полотна мембраны должны быть успешно вытянуты (без выскальзывания или разрывания на зажимах) по меньшей мере 3 образца в продольном и поперечном направлениях. Анализ данных и вычисления проводили при использовании программного обеспечения Merlin или любого другого пакета для анализа данных.

Сначала фиксировали максимальную нагрузку, которую образец способен выдерживать во время испытания на растяжение для направлений L и Т. После этого максимальную нагрузку для L и Т нормализовали в соответствии с физическими свойствами образца (толщиной и плотностью) при использовании следующего уравнения, вычисляя предел прочности при растяжении для матрицы для L и Т направлений.

где: MTS - предел прочности при растяжении матрицы (MTS), МПа;

F_max - максимальная нагрузка, измеренная при испытаниях, Н;

₀ - теоретическая плотность для ПТФЭ, (2,2 г/см ³)

l - длина образца, см;

m - масса образца, г.

Далее среднюю максимальную нагрузку рассчитывают путем усреднения максимальной нагрузки для L с максимальной нагрузкой для Т. Средний предел прочности при растяжении для матрицы рассчитывают путем усреднения предела прочности при растяжении матрицы для L с пределом прочности при растяжении матрицы для Т.

Работа разрыва для каждого образца определяется путем интегрирования кривой напряжение-деформация для образца путем расчета площади под кривой с последующим усреднением трех измерений для каждого из L- и Т-направлений. Данное число представляет собой энергию, необходимую для разрыва образца, и принимается в качестве работы разрыва для образца. После этого в результате усреднения работы разрыва для L с работой разрыва для Т рассчитывали среднюю работу разрыва.

Модуль упругости для каждого образца определяется как угол наклона линейной упругой части кривой напряжение-деформация. Сначала из среднего значения для трех результатов измерений рассчитывают модуль упругости в продольном (L) и поперечном (Т) направлениях. После этого в результате усреднения модуля упругости для L с модулем упругости для Т рассчитывают средний модуль упругости.

Испытание для определения класса маслоотталкивания

В данных испытаниях класс маслоотталкивания определяют с использованием метода испытания, описанного в документе ААТСС Test Method 118-1983, при проведении испытания для самой внешней пленочной стороны образцов слоистых материалов. На поверхность образца наносят три капли масла для испытания. Непосредственно поверх капель масла располагают стеклянную пластинку. По истечении 3 минут стеклянную пластинку удаляют и с поверхности вытирают все избыточные капли масла. Пленочную сторону образца визуально осматривают для выявления изменения внешнего вида, который указывает на проникновение масла или образование пятен масла для испытания. Класс маслоотталкивания соответствует номеру масла с наивысшим номером, не вызывающего образование видимых пятен на пленочной стороне образца, которая подвергается испытанию.

Испытание для определения скорости проницаемости водяных паров (MVTR)

Скорость проницаемости водяных паров для каждого образца определяется согласно ISO 15496, если не считать того, что паропроницаемость (WVP) образца заменена скоростью проницаемости водяных паров (MVTR) с учетом паропроницаемости (WVPapp) аппарата и использованием следующей формулы для перерасчета.

MVTR=(значение дельта P*24)/((1/WVP)+(1+значение WVPapp))

Определение воздухопроницаемости

Воздухопроницаемость для каждого образца слоистого материала определяется согласно стандарту ASTM D737 с использованием стандартного падения давления равного 125 Па, но при следующем модифицировании аппарата: использован резервный участок испытательной головки площадью 20 см² . Использован испытательный аппарат FX 3300-20 от фирмы Advanced Testing Instruments of Schwerzenbach, Швейцария. Значения в кубических футах в минуту приведены в таблице 3.

Испытание на водопоглощение

При использовании калиброванных весов, которые дают показания с точностью до ближайшего значения 0,1 мг и доступны в компании Mettler Toledo, Columbus, Ohio, номер позиции для продукции AG104, отвешивают квадратный образец, имеющий размеры 8"×8" (20,32 см×20,32 см). После этого образец располагают в гидростатическом приборе для испытания, относящемся к типу, описанному в документе ASTM D751 «Standard Test Methods for Coated Fabrics» (Стандартные методы испытания текстильных изделий с покрытием) section 41 through 49 «Hydrostatic Resistance Procedure В» (Гидростатическая стойкость, процедура В), с круговой зоной воздействия диаметром 4,25" (10,80 см). Образец располагают таким образом, чтобы поверхность слоистого материала, которая должна быть наружной лицевой поверхностью, находилась бы под воздействием воды при 0,7 фунт/дюйм² (4,83 кПа) в течение 5 минут. Необходимо соблюдать осторожность для того, что бы гарантировать отсутствие остаточной воды, приставшей или поглощенной на обратной стороне образца во время размещения или удаления, поскольку это будет изменять показание. После оказания воздействия образец удаляют из прибора для испытания и взвешивают еще раз на вышеупомянутых весах. Весь прирост массы предположительно обуславливается водой, поглощенной в зоне воздействия в виде круга с диаметром 4,25" (10,80 см) вследствие высокого прижимного давления, использующегося для удерживания образца по месту. Водопоглощение определяется по этому участку с использованием следующего далее вычисления для пересчета в граммы на один квадратный метр.

Водопоглощение=(конечная масса образца - первоначальная масса образца)/((4,25 дюйм *0,0254 м/дюйм/2)²* )

Испытание на непроницаемость для жидкостей (тест Сатера)

Испытание на непроницаемость для жидкости проводят следующим образом. Слоистые материалы подвергают испытанию на непроницаемость для жидкости с использованием устройства для модифицированного теста Сатера и воды в качестве представительной жидкости для испытания. Воду нагнетают на участке образца, имеющем диаметр, равный приблизительно 4 1/2 дюйма (11,43 см), и герметично зафиксированном двумя резиновыми уплотнениями в зажимном приспособлении. При испытании образцы ориентируют таким образом, чтобы наружная пленочная поверхностью образца была бы поверхностью, на которую нагнетают воду. Давление воды на образец увеличивают до приблизительно 0,7 фунт/дюйм² (4,83 кПа) при использовании насоса, соединенного с резервуаром для воды, при этом давление регистрируется надлежащим датчиком и регулируется встроенным клапаном. Образец для испытания располагают под углом, и обеспечивают рециркуляцию воды, добиваясь наличия на нижней поверхности образца контакта с водой, но не с воздухом. За поверхностью, противолежащей наружной пленочной поверхности образца, наблюдают в течение 3-х минут для выявления наличия какого-либо количества воды, продавленной через образец. Жидкая вода, обнаруженная на поверхности, интерпретируется как протечка. Категория успешного прохождения испытания (наличие непроницаемости для жидкости) присваивается в случае отсутствия видимой жидкой воды на поверхности образца в течение 3-х минут. Определение «непроницаемый для жидкости», используемое в настоящем документе, относится к образцам, которые успешно прошли данное испытание. Образцы, демонстрирующие наличие какого-либо количества видимой жидкой воды, например, в форме просачивания, точечной протечки и тому подобного, не являются непроницаемыми для жидкости и считаются не прошедшими испытание.

Гидростатическое сопротивление - начальное

Начальное гидростатическое сопротивление каждого образца определяется согласно стандарту ASTM D 751 "Standard Test Methods for Coated Fabrics" (Стандартные методы испытаний для текстильных изделий с покрытием). Применяется повышение давления до разрыва образца. Приводимое гидростатическое сопротивление представляет собой значение гидростатического давления, при котором происходит разрыв образца. Это значение приводится в фунтах на квадратный дюйм (psi).

Модифицированное абразивное воздействие крючками

Абразивный износ тестируется согласно стандарту ASTM D 4966 "Standard Test Method for Abrasion Resistance of Textile Fabrics (Martindale Abrasion Tester Method)" (Стандартный метод испытания на стойкость к абразивному износу текстильных изделий (метод испытания на абразивный износ с использованием тестера Мартиндейла)) с использованием аппарата для теста Мартиндейла на абразивный износ со следующими модификациями. Образец диаметром 6,25" помещают лицевой стороной вверх на стандартный кусок фетра на испытательном столе так, чтобы пленочная поверхность образца подвергалась абразивному воздействию. На образец в держателе образца помещают круг из ленты с крючками застежки «липучки» диаметром 1,5" и при этом крючки обращены вниз, воздействуя в результате этого на образец. Используемым материалом является нейлон с крючками, полученный под номером изделия 1509000075 от Norman Shatz Co. of 3570 East Street Road, Bensalem, PA 19020 как «черный крючок-петля шириной два дюйма». На фиг.3а и 3b представлены отсканированные электронные микрофотографии примера материала с крючками, который пригоден для использования в данном тесте.

Абразивные движения производят регулярными циклами, измеряя в конце каждого цикла движений изменение цвета и/или гидростатического сопротивления. Вначале цикл движений включает в себя 400 движений и достигает 2400 движений. После этого цикл движений повышается до 400 движений и достигает 9600 движений. Затем в заключение теста цикл движений повышается до 1600 движений. Тестирование образца для всех образцов заканчивается при 16000 движений.

Изменение цвета после модифицированного абразивного воздействия крючками

После каждого цикла абразивных движений образец удаляют с описанного выше испытательного стола Мартиндейла и оценивают его характеристики. Регистрируют значения L* и b* середины образца с помощью базового спектрофотометра X-Rite il (X-Rite World Headquaters in Grand Rapids, Michigan или www.xrite.com). Рассчитывают разницу между этими значениями «после абразивного воздействия» и начальными значениями, взятыми в одной и той же точке. Для определения изменения цвета в каждом цикле абразивных движений рассчитывают среднеквадратичное значение этой разницы с использованием приведенного ниже уравнения:

Изменение цвета=((значение L*после абразивных движений - начальное значение L*)²+(значение a*после абразивных движений - начальное значение а*)²+(значение b*после абразивных движений - начальное значение b*)²) ^1/2

Это среднеквадратичное значение изменения цвета приводится в единицах Дельта Е (dE).

Непроницаемость для жидкостей (тест Сатера) после модифицированного абразивного воздействия крючками

Непроницаемость для жидкостей каждого образца после любого указанного цикла абразивных движений определяется с использованием описанного выше «теста на непроницаемость для жидкостей (тест Сатера)». Образец перестает быть непроницаемым для жидкостей в случае наблюдения какой-либо протечки воды типа просачивания, подтекания из точечных отверстий и т.п. Никаких дополнительных тестов на непроницаемость для жидкостей на образце не проводится.

Гидростатическое сопротивление после модифицированного абразивного воздействия крючками

Гидростатическое сопротивление после абразивного воздействия определяют согласно стандарту ASTM D 751 "Standard Test Methods for Coated Fabrics" (Стандартные методы испытаний для текстильных изделий с покрытием) при следующих исключениях. Каждый испытуемый образец подвергается абразивному воздействию в соответствии с указанным выше модифицированным методом абразивного воздействия крючками, но при этом образцы подвергаются воздействию 1000 движениями с использованием стороны с крючками стороны застежки «липучки» в качестве абразивного средства. После этого каждый образец тестируют на гидростатическое сопротивление согласно ASTM D 751, при этом образец ориентируют таким образом, чтобы его внешняя пленочная поверхность была обращена к воде. Полученные значения приводятся в фунтах на квадратный дюйм (psi).

ПРИМЕРЫ

Изготавливают два пленочных слоистых материала, имеющих внешнюю пленочную поверхность и внутреннюю текстильную поверхность, описанных в следующих примерах.

Мембрана-1 (Ml)

Проницаемая для влажного пара микропористая политетрафторэтиленовая (ПТФЭ) мембрана изготовлена из ПТФЭ смолы, полученной в соответствии с условиями патентного документа US 6541589. ПТФЭ смола содержала 0,5% вес полифторбутилэтилена (ПФБЭ) в расчете на общий вес смолы и была подвергнута обработке для получения экспандированной политетрафторэтиленовой (эПТФЭ) мембраны в соответствии с указаниями патентного документа US 3953566. Свойства этой смолы подробно приведены в таблице 1.

Мембрана 2 (М2)

Проницаемая для влажного пара микропористая ПТФЭ мембрана изготовлена из ПТФЭ смолы и подвергнута обработке для получения экспандированной политетрафторэтиленовой (эПТФЭ) мембраны в соответствии с указаниями патентного документа US 3953566. Свойства этой смолы подробно приведены в таблице 1. Мембрана 3 (МЗ)

Проницаемая для влажного пара микропористая ПТФЭ мембрана изготовлена из ПТФЭ смолы и подвергнута обработке для получения экспандированной политетрафторэтиленовой (эПТФЭ) мембраны согласно указаниям патентного документа US 3953566. Свойства этой смолы подробно приведены в таблице 1.

Мембрана 4 (М4)

Проницаемая для влажного пара микропористая ПТФЭ мембрана изготовлена из ПТФЭ смолы и подвергнута обработке для получения экспандированной политетрафторэтиленовой (эПТФЭ) микропористой мембраны согласно указаниям патентного документа us 3953566. Свойства этой смолы подробно приведены в таблице 1.

Мембрана 5 (М5)

Микропористая ПТФЭ мембрана изготовлена из ПТФЭ смолы и подвергнута обработке для получения экспандированной микропористой политетрафторэтиленовой (эПТФЭ) мембраны согласно указаниям us 3953566. Свойства этой смолы подробно приведены в таблице 1.

Таблица 1
Свойства пористых мембран
Мембрана	M1	M2	M3	M4	M5
Масса на единицу площади (г/см2)	20	20	55	18	6
Плотность (г/см3)	0,66	0,97	0,54	0,46	0,56
Толщина (мкм)	30	20	100	39	10
Gurley	21	113	22	10	4
Средний диаметр проточных пор (нм)	200	113	285	250	214
Прочность при продавливании шариком (фунт/дюйм)	20	28	33	17	5
Максимальная нагрузка (17Г/средн)(Н)	8/19/14	16/27/22	24/29/27	6/13/10	4,0/3,2/3,6
Модуль упругости (L/T/средн (МПа)	29/158/94	160/319/240	46/57/51	12/68/40	60/22/41
MTS (L/T/средн) МПа)	55/145/100	117/205/161	64/78/71	50/106/78	100/79/90
Ударная вязкость (17Т/средн) (МПа)	24/20/22	41/42/42	30/23/26	19/13/16	14/14/14

Текстильный материал 1 (Т1)

Тканый полиэстерный текстильный материал, состоящий из волокон и весящий примерно 80 г/м², получен от Milliken & Company (Spartanburg, SC; номер стиля 1411).

Текстильный материал 2 (Т2)

Тканый текстильный материал из найлона 66, состоящий из волокон и весящий примерно 50 г/м², получен от Milliken & Company (Spartanburg, SC; номер стиля 131907). Текстильный материал 3 (ТЗ)

Вязаный текстильный материал, состоящий из полиэстера в виде плоского трикотажного полотна, имеющего вес примерно 38 г/м², получен от Glen Raven, Inc. (Glen Raven, NC; номер изделия А 1012).

Способ 1 окрашивания (синий)

После склеивания на поверхность мембраны из эПТФЭ двухслойного слоистого материала наносится набивной рисунок с использованием синей краски на основе растворителя, содержащей пигмент и способной смачивать эПТФЭ. На слоистый материал наносят набивной рисунок с использованием пригодного для работы с растворителем струйного принтера Epson, в результате чего образуется окрашенная внешняя пленочная поверхность.

Способ 2 окрашивания (красный)

После склеивания на поверхность мембраны из эПТФЭ двухслойного слоистого материала наносится набивной рисунок с использованием красной краски на основе растворителя, содержащей пигмент и способной смачивать эПТФЭ. На слоистый материал наносят набивной рисунок с использованием пригодного для работы с растворителем струйного принтера Epson, в результате чего образуется окрашенная внешняя пленочная поверхность.

Олеофобное покрытие 1 (С1)

Окрашенную внешнюю пленочную поверхность слоистого материала из эПТФЭ покрывают 2-пропанолом (Sigma-Aldrich Chemical Corporation, St. Louis, МО) так, чтобы пленка была полностью смочена. После смачивания ее сразу же (менее чем через примерно 30 сек) покрывают раствором фторполимера, приготовленным смешением примерно 6,0 г фторуглерода (AG8025, Asahi Glass, Япония) с примерно 14,0 г деионизованной воды. Окрашенную пленочную поверхность покрывают смесью вручную с использованием валика до веса покрытия примерно 3 г/м³. Пленку с покрытием отверждают в течение 2 мин при 180°С.

Олеофобное покрытие 2 (С2)

Окрашенной внешней пленочной поверхности слоистого материала из эПТФЭ придается олеофобность путем покрытия ее 2,5%-ным раствором Teflon®AF (DuPont Fluoropolymers, Wilmington, DE) в растворителе Fluorinet® FC-40 (3M Corporation, Minneapolis, MN). Окрашенную пленочную поверхность покрывают вручную с использованием валика до веса покрытия примерно 3 г/м³ и высушивают в течение примерно 2 минут при 180°С.

Примеры 1-14

Изготавливают слоистые материалы, имеющие обращенную наружу окрашенную внешнюю пленочную поверхность и содержащие текстильный материал.

Образцы слоистых материалов для примеров 1-14 изготавливают с использованием специальной пористой мембраны и текстильного материала, подробно описанных в таблице 2. Пористую пленку склеивают с текстильным материалом путем нанесения с помощью трафаретной печати точечного рисунка из отверждаемого под действием влаги полиуретанового клея на поверхность мембраны. Клей был приготовлен согласно указаниям патентного документа US № 4532316 и покрывает примерно 35% поверхности мембраны. Сторону эПТФЭ мембраны с нанесенным путем печати клеем прижимают к одной из сторон тканого текстильного материала внутри зажимного валка и затем пропускают через нагретый валок, в результате чего образуется двухслойный слоистый материал. Отверждаемый под действием влаги клей оставляют на 48 часов для затвердевания.

Слоистые материалы окрашивают с помощью специальных методов окрашивания и на них наносят олеофобные покрытия согласно таблице 2.

Таблица 2
Описание примеров слоистых материалов
Номер примера	Мембрана	Текстильный материал	Окраска	Покрытие
1	M1	Т1	Синяя	С2
2	M2	Т1	Красная	С1
3	M1	Т2	Синяя	С1
4	M2	Т3	Синяя	С1
5	M2	Т3	Синяя	С2
6	М3	Т1	Синяя	С1
7	М3	Т1	Синяя	С2
8	M2	Т2	Синяя	С1
9	M2	Т1	Синяя	С1
10	M2	Т1	Синяя	С2
11	М4	Т1	Синяя	С1
12	М4	Т1	Синяя	С2
13	М5	Т1	Синяя	С1
14	М5	Т1	Синяя	С2
16	М4	Т2	Синяя	С1

Полученные слоистые материалы являются легкими, проницаемыми для влажного пара, воздухопроницаемыми, характеризующимися классом маслоотталкивания равным 5 или выше и низким водопоглощением, определяемыми согласно описанным в заявке методам. Результаты приведены в таблице 3.

Для сравнения слоистых материалов с низким водопоглощением, имеющих внешнюю пленочную поверхность, с материалами, которые не проницаемы для жидкостей, но имеют внешнюю текстильную поверхность, приготовлен образец из сравнительного материала. Сравнительный образец 1 является промышленным материалом, содержащим нейлоновую ткань (плотно сотканную), имеющую на одной из сторон микропористый полиуретан и на другой стороне долговременное водоотталкивающее (DWR) покрытие.

Сравнительный образец 1 был протестирован на водопоглощение на DWR-стороне образца и водопоглощение его равно примерно 11 г/м², которое значительно выше водопоглощения приведенных в таблице 3 примеров 1-1.1.

Таблица 3
Характеристики слоистых материалов
Номер примера	Масса/площадь (г/м2 )	Класс маслоотталкивания	MVTR (г/м2/24 часа)	Воздухопроницаемость (см/мин (фут/мин))	Водопоглащение (г/м 2)
1	112	5	22,550	0,21 (0,007)	2,1

2	122	5	5,010	0,03 (0,001)	1,2
3	96	5	8,040	0,09 (0,003)	3,1
4	91	6	19,110	0,15 (0,005)	1,1
6	173	6	23,430	0,61 (0,02)	4,1
8	107	5	15,800	0,30 (0,01)	2,9
9	144	6	5,630	0,03 (0,001)	2,1
11	151	6	20,990	0,21 (0,007)	6,9
13	114	6	16,200	0,21 (0,007)	протечка
16	93	5	4,224	0	14,5
17	66	1	2,806	0	11,7

Слоистые материалы были испытаны для определения числа абразивных движений перед потерей непроницаемости для жидкостей и гидростатического сопротивления до и после абразивного воздействия, как описано в приведенных выше в описании методах. Результаты приведены в таблице 4.

Таблица 4
Результаты по непроницаемости для жидкостей и гидростатическому сопротивлению слоистых материалов
	Влияние абразивного воздействия на непроницаемость для жидкостей		Влияние абразивного воздействия на гидростатическое сопротивление
Номер примера	Число абразивных движений при отсутствии протечки	Число абразивных движений в момент разрушения	Начальное (МПа(фунт/дюйм2))	После абразивного воздействия (фунт/дюйм2)
1	3600	4400	-	-
2	4400	5200	-	-
3	3800	4400	-	-
4	1400	1800	0,57 (82)	0,54 (78)
5	-	-	0,55 (80)	0,52 (75)
6	9200	9600	0,36 (52)	0,5 (73)
7	-	-	0,41 (59)	0,55 (80)
8	11600	12000	-	-
9	6800	7600	0,9 (130)	1,14(166)
10	-	-	0,903(131)	1,15(167)
11	1200	1600	115	1,03 (149)
12	-	-	0,9(130)	1,07(155)
13	Разрушение в первом цикле	400	0,79 (95)	0
14	-	-	0,93 (135)	0
16	16000	*	-	-
17	Разрушение в первом цикле	<50	-	-
* В примере 16 не обнаружено протечки при 16000 движений.

Слоистый материал примера 1 был испытан па долговечность и сохранение эстетичного внешнего вида путем тестирования согласно описанному в заявке методу изменения цвета после абразивного воздействия. После абразивного воздействия на внешнюю пленочную поверхность изменение цвета слоистого материала составляло приблизительно 8 Дельта Е (dE).

Пример 15

С использованием простого покроя одежды изготовлена верхняя куртка, имеющая внешнюю пленочную поверхность, но не имеющая ни карманов, ни капюшона, полная длина передней молнии (4) которой показана на фиг.1а и 1b.

Изготовлен слоистый материал, содержащий внешнюю эПТФЭ пленочную поверхность, аналогичную пленочной поверхности в примере 3, за исключением того, что она приклеена не на тканый текстильный материал примера 3, а на вязаный текстильный слой с помощью дискретных клеевых соединителей. На внешнюю пленочную поверхность наносится. олеофобное покрытие. Рукава одежды заканчиваются эластичными манжетами с регулируемыми застежками «липучками». Для соответствия некоторому диапазону размеров в талии внизу предусмотрена опоясывающая кайма с эластичным стягивающим шнуром.

Куртка изготовлена сшиванием между собой деталей из слоистого материала при использовании одноигольной швейной машины, игла которой имеет шаровой наконечник 65, при этом внешняя пленочная располагается снаружи куртки. Швейная машина имеет устройство для обрезки кромки, которое срезает избыточный слоистый материал, благодаря чему шов может быть позднее заклеен узкой плавкой шовной лентой. Швы на куртке заклеивают плавкой шовной лентой, имеющей достаточно низкую вязкость расплава, благодаря чему клей может проникать через вязаный материал, вступая в контакт с мембраной из эПТФЭ и делая шов водонепроницаемым, для чего используется стандартная уплотняющая плавкие швы машина. Уплотняющая шов лента наносится на сторону вязаного материала слоистого материала куртки.

Задний лоскут вдоль внутреннего края передней молнии усиливается листовым клеем, что предохраняет лоскут от захвата в молнию. Готовый предмет одежды имеет мужской размер XL, а общий вес его составляет приблизительно 250 г.

Пример 16

Изготовлен образец слоистого материала таким же способом, как и в примерах 1-14, с использованием перечисленных в таблице 2 компонентов при следующем исключении. Перед приклеиванием мембрану М2 покрывают слоем частично растворенного монолитного полиуретана согласно патентному документу US 4969998. Покрытую полиуретаном М4 приклеивают таким образом, чтобы непокрытая сторона эПТФЕ была направлена в сторону от текстильного материала Т2. Все остальные операции подробно приведены в описании примеров 1-14.

Пример 17

В качестве эталона сравнения использован продаваемый двухслойный слоистый материал, состоящий из микропористой полипропиленовой пленки, приклеенной к нетканому материалу, точечно склеенному полипропиленом. Он поставляется под торговым названием DriDucksTM от Frogg Toggs® (131 Sundown Dr. NW, Arab, AL 35016) с номером изделия DS 1204-04. Этот продукт был протестирован с микропористой полипропиленовой пленкой в качестве внешней поверхности. Слоистый материал тестировали после абразивного воздействия, а результаты приведены в таблице 4.

Несмотря на то что в заявке представлены и описываются конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, оно не должно быть ограничено данными описаниями примеров. Очевидно, что в рамках объема приведенной ниже формулы изобретения в качестве части настоящего изобретения могут включаться и воплощаться изменения и модификации.