專利名稱：透氣、耐化學性、耐用和防水的多孔涂膜的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及片材(可稱為膜或薄膜)，更具體地講，涉及具有例如抗透水、透 水蒸氣、透空氣和顯著抗化學物質存在導致的降解的性質的片材。
背景技術：
含氟聚合物和熱塑性彈性體已知，并用于很多不同應用，包括戶外片材或薄膜?？?用含氟聚合物的層或熱塑性彈性體的層提供一些所需性質，如透水蒸氣和透空氣(例如透 氣性)或抗透水性。因此，提供透氣和耐水片材是已知的。這種片材在活動戶外應用中非 常有用。例如，可用此類片材制造服裝、戶外用品、防護制品等的制品。然而，一些化學物質 (如驅蟲劑)的存在可導致片材的至少一些性能降級，如抗透水性水平。具體地講，片材允 許水滲透/通過的傾向由于片材上化學物質的存在增加?？蓪⒃试S水滲透/通過的這種增 加傾向稱為浸濕。

發(fā)明內容
為了基本了解本發(fā)明的一些實例方面，以下提供本發(fā)明的簡要概述。此概述不是 本發(fā)明的廣泛綜述。另外，此概述不是要確定本發(fā)明的關鍵要素，也不描繪本發(fā)明的范圍。 此概述的唯一目的是以簡化形式提供本發(fā)明的一些概念，作為以后提供更詳細說明的前奏。根據一個方面，本發(fā)明提供一種防水、透蒸氣和透空氣片材。片材包括防水微孔聚 合物基片和結合到聚合物基片的微孔熱塑性涂層。熱塑性涂層透蒸氣，并且透空氣。熱塑 性涂層至少部分結合入聚合物基片的孔，形成界面，所述界面在片材上存在會導致聚合物 基片允許水微滴通過的化學物質時防止水微滴通過，同時允許水蒸氣和空氣通過。根據一個方面，本發(fā)明提供一種防水、透蒸氣和透空氣片材。片材包括防水微孔聚 合物基片和結合到聚合物基片的微孔熱塑性涂層。熱塑性涂層透蒸氣，并且透空氣。熱塑 性涂層至少部分結合入聚合物基片的孔，形成抗化學干擾的至少具有片材的防水性質的界


通過閱讀以下說明并參考附圖，本發(fā)明的前述和其他方面對本發(fā)明所涉及領域的 技術人員將變得顯而易見，其中圖1為根據本發(fā)明的一個方面的實例防水、透水蒸氣和透空氣片材的示意邊視 圖；圖2為具有和不具有樣品化學攻擊劑存在的樣品的濕氣滲透率關于時間的繪圖；圖3為具有和不具有樣品化學攻擊劑存在的樣品的透空氣率關于時間的繪圖；圖4為根據本發(fā)明的另一個方面的另一種實例防水、透蒸氣和透空氣片材的示意 邊視圖。
具體實施例方式在附圖中描述和說明結合本發(fā)明的一個或多個方面的實例實施方案。說明的這些實例不是對本發(fā)明的限制。例如，可在其他實施方案和甚至其他類型裝置中利用本發(fā)明的 一個或多個方面。另外，本文使用某些術語只是為了方便，不應認為是對本發(fā)明的限制。另 夕卜，在附圖中，相同參考數字用于指定相同要素。轉向圖1，圖1顯示根據本發(fā)明的一個方面的實例。具體地講，實例顯示一種防水、 透蒸氣和透空氣片材10。術語“片材”包括膜或薄膜。在所示實例中，片材包括防水多孔聚 合物基片12和結合到聚合物基片的多孔熱塑性涂層14?；?2和涂層14可被認為是片 材10的組成部分，因此，提供透空氣、透蒸氣、防水且抗化學攻擊劑促變的片材10。應理解， 防水是指一般理解的在標準或環(huán)境條件對非蒸氣水滲透的耐性。注意多孔基片12，基片具有透空氣、透蒸氣和防水性質。基片的孔為微孔。在一些 具體實例中，多孔基片12包含至少一種以下材料含氟聚合物、磺化聚合物、聚酰胺、聚酰 亞胺和纖維素聚合物。用于多孔基片12的另一個具體實例為膨體聚四氟乙烯(ePTFE)或 微孔膜。注意涂層14，該層具有孔。具體地講，孔為微孔。此多孔性提供透空氣和透蒸氣性 質。由于其相對較小的孔徑、基片材料相對于攻擊劑表面張力的表面能和其間的接觸，基片 12抗化學攻擊。涂層14也具有耐化學性。具體地講，涂層14對導致片材10另外損失防水 性質的一種或多種化學物質的作用具有耐性。涂層14為熱塑性。例如，涂層14可以為熱 塑性聚氨酯(TPU)或共聚物基系統的熱塑性彈性體(TPE)，這些共聚物基系統如聚醚-聚酯 或聚醚-聚酰胺共聚物。值得提到的是，在圖1內提供涂層14的一些正弦陰影。此陰影只 是允許從基片12識別或區(qū)分，不表示切斷。關于圖1，一般應理解，片材的尺寸(即長度、寬 度和厚度)可以變化，圖中示意顯示的代表圖不用于尺寸、特性或性質限制。根據本發(fā)明的一個方面，為了提供片材10的一個實例，加熱涂層14，以至少部分 熔融。在至少部分熔融態(tài)，涂層材料流入并填充基片12的孔。在圖1中，通過參考數字12 和14的加括號區(qū)域重疊，示意顯示該部分流入基片12。涂層材料只部分進入基片12。具體地講，在實例中，涂層14只在基片12的相鄰第 一部分或區(qū)段16填充孔。此熱流填充為基片12和涂層14粘合在一起做了準備?；蛘邠Q 句話講，使涂層14熱層壓到基片12，同時保持基片12和涂層14的開孔結構。在一個實例中，加熱涂層14在一系列加熱步驟進行。在一個具體實例中，加熱包 括在第一溫度加熱，然后在高于第一溫度的第二溫度加熱，隨后在高于第二溫度的第三溫 度加熱。多溫度加熱的一個具體實例包括在80-90°C的第一溫度加熱，然后在90-110°C的 第二溫度加熱，隨后在110-150°C的第三溫度加熱。加熱涂層14可通過不同方法進行。在一個實例中，加熱與對片材加壓結合進行。 在一個具體實例中，通過使中間步驟片材10(即，已施加涂層14但未經加熱的基片12)通 過熱壓輥給予熱和壓力。如果將片材10制成為伸長卷材，使用加熱輥的這種方法有用?？?移動片材的伸長卷，以卷速度在加熱輥之間通過，以便能夠以經濟方式制造大量片材。關于 在一系列步驟提供加熱的具體實例，可通過一系列加熱輥并且各輥提供不同加熱水平完成 加熱。當然，其他加熱和加壓形式，如非動態(tài)加熱和加壓，也被預期并且在本發(fā)明的范圍內。
關于圖1，基片12疏水，也透空氣和透水蒸氣。這些特性示意顯示于圖1中。如 上提到，基片12的一種實例材料為微孔、膨體聚四氟乙烯。這種含氟聚合物具有三維格型 結構，這種結構通過曲折路徑產生許多微孔開口，這些開口限定的孔小得足以防止水微滴 通過，然而也大得足以允許空氣和蒸氣通過。作為參考，一滴液體水比蒸氣態(tài)水的大小大約 1000 倍。在制備的片材10內提供防水、透水蒸氣、透空氣性質。防水性是與防止非蒸氣水 滲透片材的能力相關的一般了解的術語。透水蒸氣性是允許水蒸氣通過片材的能力。透空 氣性是允許空氣通過片材的能力。濕氣滲透率，也被稱為MVTR，是水蒸氣通過片材的量度， 用克/米7天表示。透空氣率，用立方英尺/分鐘表示，測定空氣在跨樣品預定水壓降通 過樣品所需的時間。由于汗和體熱通過薄膜，并且允許快速鄰近身體移動，高MVTR和透空 氣率產生良好舒服度。根據本發(fā)明的一個方面，即使化學物質另外使片材10的抗透水性降級，仍提供防 水性、透水蒸氣性、透空氣性?？蓪⒒瘜W物質認為是攻擊劑。此攻擊劑至少具有對至少一種 合乎需要性質造成不利影響的可能性。在一個具體實例中，攻擊劑至少具有不利影響防水 性質的可能性。防水性損失與濕潤和透水性相關。此時，可出現允許非蒸氣或液體水通過 的浸濕。因此，應了解，對化學物質的引用可以被理解為化學物質為這種攻擊劑。對化學物 質(攻擊劑)降級的耐性由Mullen試驗等級(ASTM D751)表示?？蓪е缕?0非蒸氣水滲透耐性(即防水性)降級的一種廣泛使用的實例化學 物質(即，攻擊劑)為N，N-二乙基-間甲苯甲酰胺，也稱為DEET?？蓪е陆导壍幕瘜W物質 的其他實例包括發(fā)動機燃料(例如，航空，機動車，柴油機)和溶劑中存在的化學物質。另外 也預期其他化學污染物，如各種酸。如上提到，由于其傾向于使合乎需要的材料性質降級， 此類化學物質有時被稱為攻擊劑。當然，這些具體化學攻擊劑不是對本發(fā)明的限制。如果 在片材10上存在，此類化學物質會使基片12的微孔材料允許水微滴通過，但本發(fā)明的一個 方面防止這種不需要的情況(即防水性損失)發(fā)生，并因此提供對此類化學物質的耐性。DEET是驅蟲劑中的一般活性成分，并具有較低表面張力，這可“污染”基片12和 片材10，并允許液體水通過。由于片材10可用于戶外應用，如手套、靴、帳蓬等，因此，片材 10有利對由驅蟲劑中所用化學攻擊劑(如DEET)的防水性降級具有耐性。盡管存在此化學 物質，但這種降級耐性允許片材10保持其防水、透蒸氣和透空氣性質。片材10也可用于片 材可能接觸發(fā)動機燃料(例如，柴油機燃料)的應用。另外，片材10有利對由化學攻擊劑 (例如，發(fā)動機燃料)的防水性降級具有耐性。片材10可保持降級耐性，即使在暴露于攻擊劑很多小時后(例如，多達160小 時)。本發(fā)明的一些實例片材的數據顯示于表1-3中。具體地講，表1顯示試驗16小時時 間的兩個樣品的數據，并提供對兩種不同化學攻擊劑(DEET和柴油機燃料)的MVTR(透水 蒸氣率)、透空氣率和Mullen(對防水化學降級的耐性)的數據。表 1 表2提供耐用性指示。具體地講，通過耐洗性數據提供耐用性指示。對于這些試 驗，表2顯示沒有滲漏發(fā)生。表2 表3顯示對于最多300小時時間化學攻擊劑DEET的方案的試驗數據。圖2為不 具有和具有化學攻擊劑DEET的樣品的MVTR(透水蒸氣率)的繪圖。圖3為不具有和具有 化學攻擊劑DEET的樣品的透空氣率的繪圖。從數據了解，透水蒸氣率和透空氣率出現最小 變化，盡管存在化學攻擊劑。因此，可認為本發(fā)明有助于良好的舒服度。表3 另外，片材10確實提供涂層14進入基片12的部分穿入?？蓪⒋舜┤胝J為是層重 疊。此重疊表示兩個組成層互穿、互相混合、互相遷移、滲透等，以提供粘合。此互穿等可有 助于提供一些增強性能。一個實例是，保持片材10的水滴滲透總體耐性(即防水性)，盡管 在片材上存在會導致片材10損失水滴滲透耐性的化學物質。這種保持水滴滲透總體耐性 (即防水性)通過片材10內區(qū)段16的互穿等提供?；ゴ┑炔糠钟捎诨?2的結構達到?；叵牖?2的一個具體實例為膨體聚四氟 乙烯。膨體聚四氟乙烯的結構為包括由多根原纖互連的多個節(jié)的三維基質或格型結構。節(jié) 和原纖的表面限定延伸通過基片12的多個互連孔。在此具體實例內，涂層14的材料穿入 這些孔。另外，如前提到，互穿不必延伸基片12的整個厚度。應了解，重疊也防止涂層14從基片12脫層。這種防止脫層提高片材10的耐用性。 如關于表1提到，被洗200小時的片材10的樣品不產生脫層。當然，不認為此試驗洗滌時 間和提到的不脫層是對本發(fā)明的限制。
最終片材10可具有小于100微米或0. 1毫米的厚度。當然，此實例尺寸不必是對 本發(fā)明的限制。此低厚度與輕重量增加片材10的舒適度。為了用于外用結構，如手套、靴、 帳蓬等，片材10也可與其他織物層在兩側上結合。片材10的實例用途包括但不限于手套、帽、外套、夾克、襯衫、褲、內衣、鞋、靴、防 護服、各種其他服裝制品、背包、睡袋、帳蓬、各種其他戶外用品等。關于包括人穿著物的用途，必須理解，在人出汗時，在皮膚上既產生水蒸氣，也產 生液汗。在此應用中，可設想涂層向著人處在最里層，而基片12遠離人處于最外層。高MVTR 和透空氣率可使此水蒸氣和液汗快速通過片材10。因此，這種片材對以上關于人穿著物品 提到的用途實例非常有用。當然，本發(fā)明不限于這些用途，也可預期其他用途。另外，可設想片材可包括附加層，并且/或者可使片材結合成多層片。這種加到片 材和/或包括片材形成多層片的一些實例包括使用織造織物、非織造織物、針織織物和紗 的至少一種材料。當然，可預期其他材料和/或織物。圖4顯示通過增加附加層20的加到 片材的只一個實例。附加層顯示與涂層相鄰，然而，應了解，此附加層可位于別處?，F在已關于上述實例實施方案描述了本發(fā)明。通過閱讀和理解本說明書，可想到 很多修改和變化。結合本發(fā)明的一個或多個方面的實例實施方案旨在包括在附加權利要求 范圍內所有這些修改和變化。部件清單 10可透氣片材 10-片材(27) 12-防水多孔聚合物基片 12-基片(19) 14多孔熱塑性涂層 14-涂層(15) 16 區(qū)段(2) 20附加層括號中的數字是數字/描述符出現的次數。對于參考數字的鋸齒狀副線顯示參考 數字的描述符的輕微變動。
權利要求
一種防水、透蒸氣和透空氣片材(10)，所述片材(10)包括防水微孔聚合物基片(12)；結合到聚合物基片(12)的微孔熱塑性涂層(14)，所述熱塑性涂層(14)透蒸氣，并且透空氣；并且熱塑性涂層(14)至少部分穿入(16)聚合物基片(12)的孔，形成界面，所述界面在片材上存在會導致聚合物基片允許水微滴通過的化學物質時防止水微滴通過，同時允許水蒸氣和空氣通過。
2.權利要求1的片材(10)，其中聚合物基片(12)為膨體聚四氟乙烯。
3.權利要求1的片材(10)，其中聚合物基片(12)包含至少一種含氟聚合物、磺化聚合 物、聚酰胺、聚酰亞胺和纖維素聚合物。
4.權利要求1的片材(10)，其中熱塑性涂層(14)為聚氨酯。
5.權利要求1的片材(10)，其中熱塑性涂層(14)為彈性體。
6.權利要求1的片材(10)，其中片材(10)包含至少一種織造織物、非織造織物、針織 織物和紗(20)。
7.權利要求1的片材(10)，其中熱塑性涂層(14)至少部分穿入聚合物基片(12)的孔 通過熱塑性涂層(14)熱熔融提供。
8.權利要求7的片材(10)，其中熱熔融包括在第一溫度加熱，然后在高于第一溫度的 第二溫度加熱，隨后在高于第二溫度的第三溫度加熱。
9.一種防水、透蒸氣和透空氣片材(10)，所述片材(10)包括防水微孔聚合物基片(12)；結合到聚合物基片(12)的微孔熱塑性涂層(14)，所述熱塑性涂層(14)透蒸氣，并且透 空氣；并且熱塑性涂層(14)至少部分穿入(16)聚合物基片(12)的孔，形成抗化學干擾的至少具 有片材的防水性質的界面。
10.權利要求9的片材(10)，其中聚合物基片(12)為膨體聚四氟乙烯。
11.權利要求9的片材(10)，其中聚合物基片(12)包含至少一種含氟聚合物、磺化聚 合物、聚酰胺、聚酰亞胺和纖維素聚合物。
12.權利要求9的片材(10)，其中熱塑性涂層(14)為聚氨酯。
13.權利要求9的片材(10)，其中熱塑性涂層(14)為彈性體。
14.權利要求9的片材(10)，其中片材(10)包含至少一種織造織物、非織造織物、針織 織物和紗(20)。
15.權利要求9的片材(10)，其中熱塑性涂層(14)至少部分穿入聚合物基片(12)的 孔通過熱塑性涂層(14)熱熔融提供，其中熱熔融包括在第一溫度加熱，然后在高于第一溫 度的第二溫度加熱，隨后在高于第二溫度的第三溫度加熱。
全文摘要
一種防水、透蒸氣和透空氣片材。片材包括防水微孔聚合物基片和結合到聚合物基片的微孔熱塑性涂層。熱塑性涂層透蒸氣，并且透空氣。熱塑性涂層至少部分穿入聚合物基片的孔，形成界面，所述界面在片材上存在會導致聚合物基片允許水微滴通過的化學物質時防止水微滴通過，同時允許水蒸氣和空氣通過。界面抗化學干擾，并且至少具有片材的防水性質。
文檔編號B32B27/08GK101856898SQ20101016259
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月2日 優(yōu)先權日2009年4月2日
發(fā)明者T·阿布朱德, Y·-H·荻 申請人:Bha控股公司