Обработка пористого изделия

Обработка пористого изделия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Техническая область, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в общем, относится к обработке пористого изделия и к полученному обработанному изделию. В частности, настоящее изобретение относится к обработке пористой мембраны для модификации одного или более свойств или характеристик мембраны и к мембране с модифицированными свойством или характеристикой.

Описание известного уровня техники

Известно, что пористая мембрана может иметь, по меньшей мере, одно свойство, которое ограничено материалом, из которого изготовлена мембрана. Например, пористая мембрана, изготовленная из такого материала, как расширенный политетрафторэтилен, которая предназначена для использования в одежде или в предметах одежды, обладает превосходной гидрофобностью и поэтому считается водонепроницаемой при относительно низком заданном давлении. Однако мембрана из расширенного политетрафторэтилена склонна к поглощению масла. Тенденция к поглощению масла может повлиять на гидрофобность в той зоне мембраны, которая содержит поглощенное масло, так что эту зону мембраны более нельзя будет считать водонепроницаемой.

В патенте США № 4194041 раскрыт способ защиты мембраны из расширенного политетрафторэтилена от загрязнения маслом. Чтобы защитить одну сторону мембраны из расширенного политетрафторэтилена от масла, к ней крепят непрерывную гидрофильную мембрану. Эта структура не является воздухопроницаемой и гидрофильная мембрана должна содержать влагу для пропускания влаги через мембрану. Из-за необходимости наличия влаги в гидрофильной мембране получается более тяжелый предмет одежды. Тот, кто носит одежду, включающую в себя мембрану с гидрофильной мембраной, часто может ощущать дискомфорт, особенно в холодных окружающих условиях, поскольку гидрофильная мембрана, которая содержит влагу, соприкасается с телом того, на кого надета одежда. Такой дискомфорт описывают как ощущение "холода и влаги". Этот дискомфорт может быть дополнительно усугублен недостаточным движением воздуха через одежду, которое могло бы служить для удаления влаги с внутренней стороны одежды.

В патенте США № 5539072 раскрыто использование относительно небольших фторированных частиц акрилата, чтобы сформировать на мембране защитное покрытие. В патенте США № 5976380 раскрыто использование раствора для создания на пористой мембране гидрофильного покрытия. В патенте США № 5156780 раскрыта полимеризация по месту слоя защитного покрытия на мембране.

В патентах США № 6228447 и № 6410084 раскрыта улучшенная структура мембраны, выполненная воздухонепроницаемой для устранения недостатка, заключающегося в дискомфорте, который описан выше, с защитой при этом мембраны из расширенного политетрафторэтилена от загрязнения маслом. Олеофобную обработку фторированным акрилатом выполняют посредством относительно больших частиц в водной дисперсии таким образом, что поры в мембране из расширенного политетрафторэтилена не будут полностью блокированы. Обеспечивают возможность прохождения потока воздуха через мембрану из расширенного политетрафторэтилена с защитой ее при этом от загрязнения маслом. Эффективность обработки зависит от размера частиц обрабатывающего материала по отношению к эффективному размеру пор в мембране из расширенного политетрафторэтилена.

Посредством альтернативных и усовершенствованных способов обработки и материалов, используемых для обработки, стремятся довести до минимума зависимость между размером частиц материала, используемого для обработки, и размером обрабатываемых пор. Также желательно, чтобы в некоторых случаях были обеспечены иные модифицированные свойства или характеристики мембраны, чем олеофобность. Эти свойства могут включать в себя спекание, гидрофильность, электропроводность, ионную проводимость, пористость, оптический коэффициент отражения и цвет.

Краткое изложение существа изобретения

Настоящее изобретение относится к способу модификации, по меньшей мере, одного свойства пористой мембраны. Способ содержит стадии обеспечения пористой мембраны и воздействия на мембрану текучей среды при сверхкритических условиях. По меньшей мере, одно свойство мембраны будет модифицировано при воздействии на нее текучей среды при сверхкритических условиях. Состояние текучей среды изменяется таким образом, что пористая мембрана сохраняет измененное свойство.

Способ дополнительно включает в себя стадии получения материала для обработки, который растворим в текучей среде при сверхкритических условиях. Пористый материал подвергают воздействию материала для обработки, растворенного в сверхкритической текучей среде за заданное время при заданных температуре и давлении. Материал для обработки оседает на поверхностях пористой мембраны, чтобы осуществить модификацию свойства пористой мембраны, когда состояние текучей среды изменяется на такое состояние, при котором материал для обработки более не сможет растворяться.

Способ включает в себя стадию получения текучей среды, которая имеет поверхностное натяжение, составляющее менее 5 дин/см. Способ также включает в себя стадию получения двуокиси углерода (СО₂) в качестве текучей среды. Получение двуокиси углерода на этой стадии может дополнительно включать в себя стадию создания сорастворителя для содействия растворению обрабатывающего материала в текучей среде. Свойство мембраны, которое модифицируют, выбирается из группы, включающей в себя аморфное содержимое, пористость, олеофобность, гидрофильность, электропроводность, оптический коэффициент отражения, ионную проводимость и цвет.

Способ также включает в себя получение мембраны с открытыми порами. Стадия получения мембраны с открытыми порами включает в себя создание мембраны из расширенного политетрафторэтилена (ePTFE). Текучая среда течет через более чем один слой пористой мембраны в большом количестве слоев, намотанных на перфорированный сердечник.

Способ может включать в себя стадию воздействия на политетрафторэтилен (PTFE) в мембране из расширенного политетрафторэтилена (ePTFE) двуокисью углерода (СО₂) при сверхкритических условиях, чтобы обеспечить набухание частиц политетрафторэтилена от начального размера до размера при набухании. Кристаллические связи в набухшей части политетрафторэтилена разрушают для того, чтобы сделать набухшую часть более аморфной. Воздействие на политетрафторэтилен двуокисью углерода (СО₂) в сверхкритических условиях прекращают, при этом часть политетрафторэтилена возвращается к первоначальному размеру с сохранением более аморфного состояния в этой части политетрафторэтилена.

Способ также может включать в себя стадию сохранения части материала для обработки в части мембраны из расширенного политетрафторэтилена посредством перемещения части материала для обработки, растворенного в сверхкритической двуокиси углерода, в набухшую часть политетрафторэтилена. Политетрафторэтилен сможет возвратиться к первоначальным размеру и конфигурации для поглощения части материала для обработки внутри политетрафторэтилена, когда воздействие сверхкритической двуокисью углерода будет прекращено. Поглощенная часть материала для обработки может выделяться из политетрафторэтилена.

Настоящее изобретение также относится к мембране, изготовленной по способу согласно настоящему изобретению, которая является водонепроницаемой, обеспечивает возможность пропускания паров влаги и проницаема для воздуха. Мембрана имеет структуру, образующую большое количество пор, проходящих через основные стороны листового материала и между этими сторонами. Фактически равномерное покрытие из фторированного уретанового полимера осаждают на поверхности мембраны без полного блокирования ее пор. Покрытие модифицирует, по меньшей мере, одно свойство мембраны, например олеофобность.

Покрытие наносят в виде раствора с низким поверхностным натяжением, способного заходить в поры мембраны. Покрытие оседает на поверхностях узлов и элементарных нитей, после того как покрытие становится нерастворимым в растворителе. Растворителем является двуокись углерода в сверхкритических состояниях.

Осажденный фторированный уретановый полимер обеспечивает маслостойкость, показатель которой составляет, по меньшей мере, 6 при испытаниях согласно ААТСС 118 (ААТСС - Американская ассоциация специалистов по красителям для тканей), причем с получением воздухопроницаемости, составляющей, по меньшей мере, 0,0057 м³ на 0,093 м² при испытаниях согласно ASTM D737 (ASTM - Американское общество по испытаниям материалов). По меньшей мере, часть фторированного уретанового полимера поглощается аморфными частями мембраны. По меньшей мере, часть поглощенного фторированного уретанового полимера выделяется из мембраны.

Краткое описание фигур

Другие отличительные признаки согласно настоящему изобретению будут понятны квалифицированным специалистам в этой области, для которых предназначено настоящее изобретение, при прочтении приведенного ниже описания со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:

на фиг.1 схематически представлены процесс и оборудование, используемые для обработки мембраны согласно настоящему изобретению;

на фиг.2 представлен увеличенный вид в сечении части оборудования, показанного на фиг.1;

на фиг.3 представлен увеличенный схематический вид части мембраны, обработанной согласно настоящему изобретению;

на фиг.4 представлен увеличенный вид в сечении части мембраны согласно фиг.3, иллюстрирующий покрытие на мембране;

на фиг.5 графически представлены различные состояния текучей среды, используемой для обработки согласно настоящему изобретению;

на фиг.6 представлен график растворимости материала для обработки, используемого в настоящем изобретении в разных концентрациях;

на фиг.7 представлен микрофотографический снимок, сделанный на сканирующем электронном микроскопе, части мембраны, обработанной согласно настоящему изобретению.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Настоящее изобретение включает в себя способ обработки пористой мембраны для изменения или модификации одного или более из ее свойств или характеристик. Настоящее изобретение также включает в себя полученную обработанную мембрану, обладающую, по меньшей мере, одним модифицированным свойством. Пористая мембрана может представлять собой любую приемлемую пористую мембрану, причем предпочтительно с микропорами. Мембрана может быть изготовлена из любого приемлемого материала, например из расширенного политетрафторэтилена. Обработка может представлять собой любую приемлемую обработку, которая изменяет или модифицирует, по меньшей мере, одно свойство или одну характеристику пористой мембраны, например, но без ограничения ими, цвет, олеофобность, гидрофильность, электропроводность, оптический коэффициент отражения, пористость или степень кристалличности.

Во многих случаях используют пористую мембрану, свойства или характеристики которой изменены или модифицированы. Например, ламинированная ткань, включающая в себя обработанную или модифицированную композитную мембрану 12 (фиг.3), изготовленную согласно настоящему изобретению, может быть использована в одежде или в предметах одежды. Композитная мембрана 12 выполнена стойкой к воздействию ветра, водонепроницаемой, обеспечивающей пропускание паров влаги и воздухопроницаемой. Композитная мембрана 12 обладает олеофобностью в качестве свойства, модифицированного посредством способа обработки для обеспечения защиты от загрязняющих агентов, таких как маслосодержащие текучие среды в виде пота тела человека.

Термин "пропускающая пары влаги" используют для указания на прохождение пара воды через структуру, например через композитную мембрану 12. Термин "водонепроницаемая" используют для указания на то, что композитная мембрана 12 не будет "влажной" или не будет "промокать" при воздействии заданной жидкости, например воды, и препятствует проникновению заданной жидкости через мембрану. Термин "ветростойкая" используют для указания на способность композитной мембраны 12 предотвращать проникновение воздуха, составляющее 0,085 м³ на 0,093 м² при перепаде давления 12,7 мм водяного столба, но с некоторой воздухопроницаемостью для обеспечения повышенного комфорта для того, кто носит ламинированную ткань. Термин "воздухопроницаемая" используют для указания способности композитной мембраны 12 пропускать через себя относительно небольшое количество воздуха, например, составляющее менее примерно 0,085 м³ на 0,093 м². Термин "олеофобный" используют для указания материала, который обладает стойкостью к загрязнению вследствие поглощения масел, жиров, мыла, моющего средства или текучих сред тела человека, например пота.

Композитная мембрана 12, изготовленная согласно настоящему изобретению, включает в себя необработанную или немодифицированную мембрану 16. Необработанная или немодифицированная мембрана 16 выполнена пористой, а предпочтительно микропористой, с трехразмерной структурой типа матрицы или решетки, состоящей из большого количества узлов 22, взаимосвязанных большим количеством элементарных нитей 24. Материал, из которого изготавливают мембрану 16, может представлять собой любой приемлемый материал, но предпочтительно, чтобы она была изготовлена из расширенного политетрафторэтилена, который предпочтительно, по меньшей мере, частично спечен. В общем, размер элементарной нити 24, которая, по меньшей мере, частично спечена, находится в диапазоне примерно от 0,05 микрона до 0,5 микрона по диаметру в направлении по нормали к продольному прохождению элементарной нити.

Поверхности узлов 22 и элементарных нитей 24 образуют большое количество сообщающихся пор 26, которые полностью проходят через мембрану 16 между противоположными поверхностями основных сторон мембраны по извилистому пути. Предпочтительно, чтобы средний размер S пор 26 в немодифицированной мембране 16 был достаточен, чтобы их можно было считать микропорами, однако в настоящем изобретении может быть использован любой размер пор. Приемлемый средний размер S пор 26 в немодифицированной мембране 16 может находиться в диапазоне от 0,01 микрона до 10 микрон, а предпочтительно в диапазоне от 0,1 микрона до 5,0 микрон. Известно, что пористая мембрана из расширенного политетрафторэтилена, обладая превосходными гидрофобными свойствами, является олеофильной. То есть материал, образующий не модифицированную мембрану 16, восприимчив к загрязнению путем поглощения масла. Как только это происходит, загрязненные зоны немодифицированной мембраны 16 считают "грязными", поскольку поры 2 6 легко могут быть увлажнены заданной жидкостью, например водой, и мембрану более не следует считать водостойкой.

Стойкость загрязненной мембраны 16 к проникновению жидкости может быть утеряна, если заданная текучая среда или жидкость может "увлажнить" мембрану. Немодифицированная мембрана 16 обычно гидрофобна, но теряет стойкость к проникновению в нее жидкости, когда заданная жидкость вначале входит в соприкосновение с основной стороной мембраны и увлажняет ее, а затем входит в соприкосновение с поверхностями, образующими поры 26 мембраны, и увлажняет эти поверхности. Постепенное увлажнение поверхностей, образующих сообщающиеся поры 26, происходит до тех пор, пока до противоположной основной стороны пористой мембраны 16 не дойдет увлажнение или заданная жидкость. Если заданная жидкость не может увлажнить пористую мембрану 16, то стойкость к проникновению жидкости сохраняется.

Мембрану 16 предпочтительно изготавливают посредством экструзии смеси мелких порошкообразных частиц политетрафторэтилена (поставляет компания Du Pont под названием TEFLON^® в виде мелкого порошкообразного полимера) и смазки. Затем экструдированную заготовку подвергают каландированию. После этого каландированный экструдат "расширяют" или вытягивают, по меньшей мере, в одном, а предпочтительно в двух направлениях, чтобы сформировать элементарные нити 24, соединяющие узлы 22 в трехразмерной структуре типа матрицы или решетки. Предполагается, что термин "расширенный" означает достаточное вытягивание за предел упругости материала, чтобы обеспечить постоянную остаточную деформацию или удлинение элементарных нитей 24. Предпочтительно, чтобы затем мембрана 16 была подвергнута нагреванию или "спеканию", чтобы уменьшить и довести до минимума остаточное напряжение материала мембраны. Однако мембрана 16 может и не быть подвергнута спеканию либо может быть подвергнута частичному спеканию в соответствии с ее предполагаемым использованием.

Могут быть использованы другие материалы и способы для формирования соответствующей мембраны 16, которая имеет структуру с открытыми порами. Например, для формирования пористой мембраны могут быть использованы другие приемлемые материалы, включая полиолефин, полиамид, сложный полиэфир, полисульфон, простой полиэфир, акриловый и метакриловый полимеры, полистирол, полиуретан, полипропилен, целлюлозный полимер и их сочетания. Другие приемлемые способы изготовления пористой мембраны включают в себя вспенивание, двоение или отливку любых приемлемых материалов.

Мембрана 16 из расширенного политетрафторэтилена (ePTFE) содержит большое количество небольших сообщающихся капиллярообразных пор 26 (фиг.3), которые посредством текучей среды сообщаются с окружающей средой, соприкасающейся с противоположными основными сторонами мембраны. Поэтому склонность расширенного политетрафторэтилена мембраны 16 к поглощению заданной жидкости, а также то, будет или нет заданная жидкость поглощена порами 26, представляет собой функцию поверхностной энергии определенного материала, поверхностного натяжения жидкости, относительного угла контакта между жидкостью и определенным материалом, и размера капиллярообразных пор или эффективной площади потока через них.

Один из способов предотвращения захождения заданной жидкости в поры 26 заключается в создании чрезвычайно малых пор. Однако это может оказаться нежелательным или непрактичным. Еще один способ предотвращения или доведения до минимума потери стойкости мембраны из расширенного политетрафторэтилена к проникновению жидкости заключается в том, чтобы энергия поверхностей мембраны была меньше, чем поверхностное натяжение заданной жидкости, и чтобы угол относительного контакта составлял более 90°. Значение энергии поверхности и поверхностного натяжения обычно приводят в таких единицах, как дин/см. Примеры величин поверхностной энергии, относительного поверхностного натяжения и некоторых измеренных относительных углов контакта приведены ниже в таблице.

Материал	Энергия поверхности	Поверхностное натяжение	Угол контакта
Политетрафторэтилен	18-19 дин/см
Деионизированная вода		72 дин/см	110°-112°
вода из под крана		изменяется в зависимости от источника	114°-118°
кровь		60 дин/см	88°
пот		42 дин/см
стиральная смесь		30,9 дин/см	112°
Метилизобутилкетон		23,6 дин/см	42°
ацетон		23,5 дин/см	37°
100% изопропанол		20,9 дин/см	62°
гексан		17,9 дин/см	52°
DEET		14,8 дин/см
жидкая СО2 (20°С, 58		1,5 дин/см
Сверхкритическая СО2		≈0,0 дин/см

В ходе выполнения эксперимента было установлено, что пористая мембрана 16 может быть покрыта или обработана модификатором, например фторированным полимерным материалом, таким образом, что улучшение олеофобности будет получено без ухудшения воздухопроницаемости мембраны. Композитная мембрана 12 включает в себя обработку поверхностей мембраны 16 или покрытие 28 (фиг.4) на них. Наиболее важно, чтобы покрытие 28 прилипало к поверхностям узлов 22 и элементарных нитей 24, которые образуют поры 26 в мембране 16, и соответствовало бы этим поверхностям. Таким образом, покрытие 28 повышает или модифицирует олеофобность материала мембраны 16 для ее стойкости к загрязнению и для предотвращения поглощения таких загрязняющих материалов, как масла, масла, находящиеся в поте тела человека, жировые вещества, мыло, поверхностно-активные вещества, подобные моющим средствам, и другие загрязняющие агенты. Композитная мембрана 12, получаемая посредством настоящего изобретения, надежно сохраняет стойкость к проникновению через нее жидкости, когда ее подвергают трению, соприкосновению, складыванию, изгибу, абразивному контакту или стирке.

Покрытие 28 добавляет к расширенному политетрафторэтилену слой с относительно низкой энергией поверхности, при этом относительный угол контакта большинства заданных жидкостей, масел и загрязняющих агентов составляет более 90°, поэтому они не могут запачкать композитную мембрану 12. Имеется несколько таких олеофобных полимерных покрытий, которые можно считать приемлемыми. Одним из примеров подходящего олеофобного покрытия является фторированный уретановый полимер, поставляемый на рынок компанией Du Pont с обозначением NRD-342. Наиболее известными материалами для обработки являются полимерные смолы, изготавливаемые посредством полимеризации эмульсии и продаваемые в виде водных дисперсий. Эти полимеры обычно используют для обработки тканей, например для обработки ковров, либо для обработки против пыли и пятен. Такие виды обработки обычно используют в отношении прядей ткани, нитей, элементарных нитей и волокон, которые по размеру значительно больше, чем узлы 22 и элементарные нити 24 мембраны 16. Такие пряди, нити, элементарные нити и волокна обычно изготавливают из материала с относительно высокой поверхностной энергией, которая обеспечивает возможность увлажнения, а в итоге возможность обработки водными дисперсиями всей пряди, нити, элементарной нити или всего волокна. Эти пряди, нити, элементарные нити и волокна также образуют значительно бо'льшие пустоты даже в плотном вязаном переплетении или в тканом материале, чем поры 26 в мембране 16, поэтому в данном случае обычно не возникают проблемы, связанные с покрытием всех поверхностей твердыми частицами в виде материала для обработки в водной дисперсии. Предпочтительная водная дисперсия материала для обработки содержит частицы фторированного уретанового полимера с относительно низким молекулярным весом или "твердые частицы". Дисперсия также включает в себя воду и поверхностно-активное вещество, например додецилбензол натрия, для образования взвеси частиц в воде и доведения до минимума вероятности формирования твердыми частицами агломератов. Предпочтительно, чтобы частицы полимера были отделены от воды и от поверхностно-активного вещества перед их использованием согласно настоящему изобретению. Без отклонения от существа и объема настоящего изобретения в дисперсии могут находиться растворители, сорастворители и другие поверхностно-активные вещества. Другими приемлемыми материалами для обработки, которые включают в себя частицы фторированного уретанового полимера, являются Zonyl^®C700 или TLF-9526, поставляемые компанией Du Pont. Еще одним приемлемым материалом для обработки является семейство Zonil^® фторированных акриловых полимеров (изготавливаемых компанией Du Pont и поставляемых CIBA Specialty Chemicals), например Zonyl^® 7040. Эти химические продукты также представляют собой примеры стойких к красителям обрабатывающих веществ, используемых для ковров, текстильных изделий, волокон и тканей, но не для микропористых мембран.

Значительно улучшенные олеофобные свойства микропористой мембраны 16 получают в том случае, если поверхности, образующие поры 26 в мембране, и поверхности основной стороны мембраны будут обработаны или покрыты какими-либо фторированными полимерами, которые описаны выше, а особенно материалом для обработки в виде предпочтительного олеофобного фторированного уретанового полимера. Ранее ограничивающий фактор заключался в отсутствии эффективного способа введения полимера в поры 26 мембраны 16 для равномерного покрытия поверхностей узлов 22 и элементарных нитей 24, которые образуют поры. Настоящее изобретение обеспечивает способ введения полимера даже в наименьшие поры 26 мембраны 16 для нанесения относительно тонкого и ровного покрытия 28 на поверхности узлов 22 и элементарных нитей 24, которые образуют поры, причем без значительного влияния на размер пор. Кроме того, в настоящем изобретении обеспечен способ нанесения покрытия 28, которое может модифицировать иные свойства мембраны 16, чем ее олеофобность, например гидрофильность, электропроводность, оптический коэффициент отражения, ионную проводимость и цвет в зависимости от используемого материала для обработки.

Установлено, что текучая среда в сверхкритических условиях может растворить частицы предпочтительного фторированного уретанового полимера. Растворимость предпочтительного материала для обработки в сверхкритической двуокиси углерода представлена на фиг.6 при разных концентрациях. Полученный раствор способен увлажнить мембрану 16 и заходить в поры 26 микропористой мембраны 16 с растворенным в нем фторированным уретановым полимером. Раствор с растворенным фторированным уретановым полимером имеет поверхностное натяжение, вязкость и относительный угол контакта, которые обеспечивают возможность легкого переноса с растворителем растворенного материала для обработки в наименьшие поры 26 мембраны 16.

Растворитель предпочтительно представляет собой двуокись углерода в сверхкритической фазе, что показано на фиг.5. Поверхностное натяжение раствора со сверхкритической двуокисью углерода (СО₂) составляет менее 5,0 дин/см, предпочтительно менее 1 дин/см, а наиболее предпочтительно менее 0,1 дин/см, поэтому раствор может заходить в весьма малые зоны изделия, подлежащего обработке. Сверхкритическая двуокись углерода также имеет вязкость, составляющую менее примерно 0,1 сП. Вязкость и поверхностное натяжение раствора чрезвычайно малы, поэтому потоку будет создано весьма малое сопротивление, что само по себе создает возможность захождения даже в самые малые поры или зоны, например, между частями молекул политетрафторэтилена мембраны 16. Таким образом, согласно настоящему изобретению можно обеспечить захождение в пористый материал мембраны с относительно небольшим размером пор и при этом обеспечить покрытие пор, что ранее было невозможно.

Особенно предпочтительные свойства обеспечивают посредством сверхкритической СО₂, поскольку она ведет себя одновременно подобно жидкости и газу. Когда она ведет себя подобно жидкости, то может растворять материал и действовать в качестве растворителя так, как описано выше. Плотность сверхкритической СО₂ примерно составляет 0,9 г/см³, поэтому она функционирует подобно растворителю. Двуокись углерода не наносит вред окружающей среде, поскольку ее предпочтительно получают из источников, которые создают ее как побочный продукт, и она может быть повторно восстановлена и повторно использована. Когда сверхкритическая СО₂ ведет себя подобно газу, то она имеет весьма низкие вязкость и поверхностное натяжение, поэтому она может заходить в весьма небольшие пространства, такие как относительно небольшая пора в мембране 16 из политетрафторэтилена, или в пространства, либо в полости в узле 22, элементарной нити 24 или молекуле политетрафторэтилена, формирующих мембрану.

Частицы предпочтительного олеофобного фторированного уретанового полимера оседают на поверхностях узлов 22 и элементарных нитей 24, которые образуют поры 26 микропористой мембраны 16, для формирования покрытия 28, чтобы уменьшить энергию поверхности композитной мембраны 12. Фторированные уретановое полимерное покрытие 28 композитной мембраны 12 также служит для увеличения угла контакта для заданной жидкости по отношению к композитной мембране. Таким образом, относительно небольшое количество выбранной жидкости может увлажнять композитную мембрану 12 и заходить в поры 26.

Покрытие 28 согласно настоящему изобретению осаждается на поверхностях и вокруг поверхностей узлов 22 и элементарных нитей 24, которые образуют сообщающиеся их поры 26, проходящие через мембрану 16. Небольшое количество материала для обработки также поглощается материалом мембраны 16. Как только заданное количество частиц фторированного уретанового полимера было осаждено на мембрану 16, было установлено, что поры 26 в композитной мембране 12 не были сильно уменьшены в зоне потока по сравнению с мембраной без покрытия. Это свидетельствует о нанесении на мембрану 16 относительно тонкого и ровного покрытия 28.

После того как из расширенного политетрафторэтилена была изготовлена мембрана 16, на мембрану был нанесен олеофобный фторированный уретановый полимер, причем так, что он заходил в поры 26, образованные поверхностями узлов 22 и элементарных нитей 24. Нет необходимости в том, чтобы покрытие 28 полностью обволакивало всю поверхность узла 22 или элементарной нити 24, или чтобы оно было непрерывным для повышения олеофобности мембраны 16, но это предпочтительно. Относительно тонкое покрытие 28 получают вследствие равномерного осаждения многочисленных небольших частиц фторированного уретанового полимера на как можно большей площади поверхности мембраны 16, включая поверхности, образующие поры 26.

Предполагается, что диаметр осажденных частиц должен находиться в диапазоне примерно от 1,0 нанометра до 10 нанометров, а предпочтительно от 1 нанометра до 5,0 нанометров. Можно полагать, что размер осажденных частиц зависит от скорости падения давления. При этом отношение толщины Т2 осажденного покрытия 28 к размеру Т1 элементарной нити 22 находится в диапазоне от 0,2% до 20%, а для предпочтительного размера частиц составляет от 0,2% до 10%. Отношение толщины Т2 осажденного покрытия к эффективному среднему размеру S пор 26 находится в диапазоне от 0,2% до 10%, а для предпочтительного размера частиц диапазон составляет от 0,2% до 5%.

Частицы фторированного уретанового полимера после их осаждения из раствора входят в зацепление с поверхностями узлов 22 и элементарных нитей 24, которые образуют поры 26 в мембране 16, и прилипают к этим поверхностям. Осажденные частицы фторированного уретанового полимера могут быть нагреты на мембране 16 для их течения и покрытия ими поверхностей узлов 22 и элементарных нитей 24, и при этом они делают композитную мембрану 12 даже более стойкой к загрязнению, вызываемому поглощением масла и загрязняющих агентов. В течение воздействия тепла термическая подвижность частиц фторированного уретанового полимера ориентирует группы -CF₃, содержащиеся в полимере на узлах 22 и элементарных нитях 24. Группы -CF₃ предпочтительного полимера ориентируют для прохождения в воздух с целью лучшего отталкивания предполагаемых жидкостей. Таким образом, покрытие 28 из фторированного уретанового полимера создает относительно тонкое и доведенное до максимума защитное покрытие на мембране 16, которое, как показано на фиг.7, приводит к неполному блокированию или "перекрытию" пор 26 в композитной мембране 12, поскольку полное блокирование могло бы неблагоприятно сказаться на пропускании через композитную мембрану паров влаги или на проницаемости ее воздухом.

Композитная мембрана 12 согласно настоящему изобретению имеет относительно высокую степень пропускания через нее паров влаги и проницаемости воздухом, когда ее олеофобные свойства улучшены посредством покрытия 28. Композитная мембрана 12 имеет показатель удерживания масла, составляющий, по меньшей мере 6, а предпочтительно 8 при испытаниях согласно ААТСС 118. В некоторых случаях олеофобность может быть дополнительно повышена посредством нагревания осажденного материала, который формирует покрытие 28. Композитная мембрана 12 предпочтительно имеет степень пропускания паров влаги, составляющую, по меньшей мере, 50000 г/м² в день, а более предпочтительно, по меньшей мере, 70000 г/м² в день, измеренную при проведении испытаний согласно JIS-1099 B2. Композитная мембрана 12 проницаема воздухом в достаточной степени, чтобы тот, кто носит одежду, изготовленную из композитной мембраны, в большинстве случаев мог находиться в относительно комфортном состоянии, причем даже в течение периодов предельной физической активности. Проницаемость композитной мембраны 12 воздухом предпочтительно составляет, по меньшей мере, 0,0057 м³ в минуту на 0,093 м², а более предпочтительно, по меньшей мере, 0,0085 м³ в минуту на 0,093 м² при проведении измерений согласно испытаниям по ASTM D737.

Композитная мембрана 12 имеет, по меньшей мере, часть материала для обработки из фторированного уретанового полимера, формирующего покрытие 28, поглощенного в материале мембраны 16. То есть части, например, молекул материала для обработки из фторированного полимера входят в небольшие зоны в политетрафторэтилене мембраны 16. С частями материала для обработки входят в зацепление, по меньшей мере, две аморфные части мембраны 16 для механического захвата и, по меньшей мере, частичного охватывания некоторой части материала покрытия. Таким образом, обрабатывающий материал покрытия 28 труднее смыть или удалить при истирании или изгибании композитной мембраны 12. Если некоторая часть покрытия 28 будет смыта или удалена при повреждении или истирании, покрытие ремонтируют посредством поглощенного материала для обработки, получаемого посредством экссудации из политетрафторэтилена.

Обрабатывающий материал покрытия 28 поглощается отстоящими аморфными частями политетрафторэтилена молекулы, когда материал мембраны из политетрафторэтилена набухает под воздействием сверхкритической двуокиси углерода. Политетрафторэтилен может набухать примерно на 30% от его первоначального размера, когда его подвергают воздействию сверхкритической двуокиси углерода. Раствор с низкой вязкостью и с низким поверхностным натяжением переносит полимерный материал для обработки в чрезвычайно малые пустоты внутри политетрафторэтилена. Когда двуокись углерода переходит к состоянию вне ее сверхкритической фазы, политетрафторэтилен более не набухает. Какие-либо части или молекулы полимера из фторированного уретана, окруженные набухшими частями политетрафторэтилена, могут быть механически зацеплены или захвачены теперь уже не набухшим политетрафторэтиленом мембраны 16. По меньшей мере, часть поглощенного полимера из фторированного уретана может просачиваться из мембраны. Этот процесс просачивания представляет собой механизм самовосстанавливания, который позволяет сохранять олеофобные свойства композитной мембраны 12 в течение относительно продолжительного периода посредством замены имеющих пропуски или поврежденных частей покрытия 28. Просачивание захваченных частей покрытия 28 неотъемлемо происходит с течением времени, но ускоряется, когда композитная мембрана 12 подвергается воздействию тепла или ультрафиолетового излучения, например солнечного света. Тепло и солнечный свет обеспечивают энергию для вибрации политетрафторэтилена. Вибрация позволяет поглощенному материалу преодолевать силу притяжения, удерживающую его в политетрафторэтилене, и перемещаться или просачиваться из его первоначального местоположения внутри политетрафторэтилена к наружной поверхности.

Раствор или даже сама по себе сверхкритическая двуокись углерода также могут быть использованы для разрушения кристаллических связей между частями молекул политетрафторэтилена мембраны 16. Таким образом, спекание может быть выполнено без нагревания. Это осуществляют посредством смежных кристаллических частей политетрафторэтилена, вынужденных отстоять друг от друга вследствие набухания при воздействии сверхкритической двуокиси углерода. Расстояние, отделяющее эти набухшие смежные части молекулы политетрафторэтилена, превышают расстояние, требуемое для