Изделия из ткани из птфэ и способ их изготовления

Изделия из ткани из птфэ и способ их изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственную заявку

Данная заявка является частично продолжающей заявкой для патентной заявки США с регистрационным номером 12/340038, поданной 19 декабря 2008 года.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к уникальным изделиям из ткани из политетрафторэтилена (ПТФЭ). Говоря более конкретно, описываются новые структуры пористых слоистых материалов из ПТФЭ и новый способ получения данных структур.

Уровень техники

Как хорошо известно, структура из экспандированного ПТФЭ («эПТФЭ») характеризуется наличием узлов, соединенных друг с другом фибриллами, как об этом сообщается в патентах США №№3953566 и 4187390 компании Gore, и данные патенты представили собой основание для значительного объема работ, направленного на материалы эПФТЭ. С тех пор как характер узлов и фибрилл структуры из эПТФЭ впервые описали в данных патентах, его модифицировали множеством способов. Например, высокоэкспандированные материалы, как в случае высокопрочных волокон, могут характеризоваться наличием чрезвычайно длинных фибрилл и относительно небольших узлов. Другие технологические условия могут привести к получению изделий, например, имеющих узлы, которые простираются по толщине изделия.

Для модифицирования структуры из эПТФЭ по широкому ассортименту методик проводили также и обработку поверхности структуры из эПТФЭ. Автор Okita (патент США №4208745) сообщает о проведении для внешней поверхности трубки из эПТФЭ, говоря конкретно, сосудистого протеза, более жесткой (то есть повышенной) термической обработки в сопоставлении с воздействием на внутреннюю поверхность в целях реализации более тонкой структуры на внутренней стороне, чем на внешней стороне трубки. Специалист в соответствующей области техники должен понимать то, что способ автора Okita согласуется со способами аморфной фиксации предшествующего уровня техники, единственное отличие заключается в предпочтительном воздействии на внешнюю поверхность структуры из эПТФЭ большей тепловой энергией.

Автор Zukowski (патент США №5462781) сообщает об использовании плазменной обработки для реализации удаления фибрилл с поверхности пористого эПТФЭ для получения структуры с расположенными раздельно на поверхности узлами, которые не соединяются фибриллами. В положениях документа не описывается и не предусматривается никакая дополнительная обработка после плазменной обработки.

Авторы Martakos et al. (патент США №6573311) сообщают об обработке плазменным тлеющим разрядом, которая включает плазменное травление, проводимой для полимерных изделий на различных стадиях во время переработки полимерной смолы. Авторы Martakos et al. выявили отличие от обычных способов, указав на то, что методики предшествующего уровня техники используют для конечных, изготовленных и/или подвергнутых заключительной обработке материалов, что «неэффективно для модифицирования объемных свойств подложки, таких как пористость и проницаемость». Авторы Martakos et al. сообщают о плазменной обработке на шести возможных стадиях переработки полимерной смолы; однако, не описывается и не предлагается какая-либо такая обработка совместно с аморфной фиксацией или после нее. Опять-таки, авторы Martakos et al. обращаются к воздействию на объемные свойства конечных изделий, такие как пористость и/или химическое качество.

На предшествующем уровне техники изобилуют и другие способы создания новых поверхностей у пористого ПТФЭ и обработки поверхности пористого ПТФЭ. Автор Butters (USP 5296292) сообщает о рыболовной леске, состоящей из ядра с пористой оболочкой из ПТФЭ, которая может быть модифицирована для улучшения стойкости к истиранию. Стойкость к истиранию у рыболовной лески улучшают в результате модифицирования внешней оболочки либо в результате добавления покрытия из стойкого к истиранию материала, либо в результате уплотнения пористой оболочки из ПТФЭ.

Авторы Campbell et al. (USP 5747128) сообщают о способах создания областей высокой и низкой объемной плотности по всему объему пористого изделия из ПТФЭ. В дополнение к этому, авторы Kowligi et al. (USP 5466509) сообщают об отпечатывании рисунка на поверхности эПТФЭ, а авторы Seiler et al. (USP 4647416) сообщают о рифлении трубок из ПТФЭ во время изготовления для создания внешних рубчиков.

Авторы Lutz et al. (US 2006/0047311 Al) сообщают об уникальных структурах из ПТФЭ, включающих домены ПТФЭ, простирающиеся от лежащей ниже структуры из экспандированного ПТФЭ, и способы получения таких структур.

Ни в одном из данных документов не сообщается об уникально стабилизированной структуре ткани или слоистого материала из ПТФЭ.

В многочисленных обычных областях применения, включающих фильтрование, швейные изделия и тому подобное, ткани прикрепляют к мембранам для их армирования. Ткани придают мембранам, которые сами по себе относительно чувствительны к внешним воздействиям, удобство в обращении и прочностную устойчивость. Ткани из ПТФЭ позволяют добиться уникальных преимуществ, которые включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: химическая инертность и предельный диапазон рабочих температур. В сопоставлении с тканями из неэкспандированного ПТФЭ ткани, содержащие экспандированный ПТФЭ, позволяют добиться дополнительного преимущества, заключающегося в повышенной прочности.

Ткани на основе ПТФЭ по самой своей природе трудно прикрепляются к мембранам, и, в соответствии с этим, имеет место тенденция к получению непрочного прикрепления. Для областей применения, требующих преимуществ по армированию тканью из ПТФЭ или эПТФЭ, для прикрепления ткани к мембране обычно используют способы термоприкрепления при использовании или без использования адгезивов. Поскольку адгезивы не проявляют такие же инертность или диапазон рабочих температур, что и ПТФЭ или эПТФЭ, они имеют тенденцию к ухудшению эксплуатационных характеристик получающегося в результате слоистого материала во время использования. В дополнение к этому, ограничения по прочностям прикрепления у обычных адгезивов, таких как фторированный этилен-пропилен (ФЭП) и перфторалкоксисополимер (ПФА) и тому подобное, могут ухудшить эксплуатационные характеристики продукта в таких высокотребовательных областях применения, как фильтрование текучих сред. Адгезивы также могут перетекать на поверхность мембраны в ходе способа прикрепления, что, тем самым, ухудшает эксплуатационные характеристики мембраны. Например, в случае фильтрационных мембран избыточный клей может воспрепятствовать протеканию через задействованную часть мембраны, что, тем самым, уменьшает эффективность фильтрования жидкости или газа.

В случае содержания в прикрепляемой мембране также ПТФЭ или эПТФЭ достижение эффективного прикрепления может представлять еще более значительную трудность. В документах ЕР 1094887 В1 автора Griffin и US 4983434 авторов Sassa et al. сообщается о примерах фильтрационных продуктов, где ткани, содержащие ПТФЭ, прикрепляют адгезивом к мембранам из эПТФЭ.

В течение длительного времени ощущается потребность в слоистых материалах, включающих армированные тканью из ПТФЭ мембраны, характеризующиеся улучшенным пределом прочности на отслаивание.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение относится к уникальной структуре слоистого материала из ПТФЭ, включающей множество волокон из ПТФЭ, перекрывающихся в местах пересечений, где, по меньшей мере, часть мест пересечений включает образования из ПТФЭ, которые механически фиксируют перекрывающиеся волокна из ПТФЭ. Термин «ПТФЭ» предполагает включение гомополимеров ПТФЭ и полимеров, содержащих ПТФЭ. Под «волокном» или «волокнами из ПТФЭ» понимаются волокна, содержащие ПТФЭ, включая нижеследующее, но не ограничиваясь только этим: наполненные волокна, смеси волокна из ПТФЭ и другого волокна, различные композитные структуры, волокна с внешними поверхностями из ПТФЭ. В соответствии с использованием в настоящем документе термины «структура» и «ткань» могут быть использованы взаимозаменяющим образом или совместно для обозначения конструкций, включающих нижеследующее, но не ограничивающихся только этим: конструкции, связанные из волокон из ПТФЭ, конструкции, сотканные из волокон из ПТФЭ, нетканые конструкции из волокон из ПТФЭ, уложенные сетки из волокон из ПТФЭ, перфорированные листы из ПТФЭ и тому подобное и их комбинации. Термин «место (места) пересечения» относится к любой позиции в ткани, где волокна из ПТФЭ пересекаются или перекрываются, такой как точки пересечений волокон основы и утка в тканой структуре, точки, в которых волокна соприкасаются в вязаном материале (например, взаимопереплетенные петли и тому подобное) и любые подобные точки контакта волокон. Термин «образование» или «образования» подразумевает описание материала, который механически фиксирует перекрывающиеся волокна друг с другом в месте пересечения. Под терминами «механическая фиксация» или «механически фиксированный» понимаются, по меньшей мере, частичное охватывание волокон и сведение к минимуму перемещения или проскальзывания волокон по отношению друг к другу в местах пересечений. Образования из ПТФЭ простираются от, по меньшей мере, одного из пересекающихся волокон из ПТФЭ. Волокнами из ПТФЭ могут быть либо монофиламентные волокна, либо мультифиламентные волокна, либо их комбинации. Мультифиламентные волокна могут быть объединены в крученой или некрученой конфигурации. Кроме того, волокна в некоторых вариантах осуществления могут содержать экспандированный ПТФЭ.

Способ изготовления изделий изобретения из ПТФЭ включает следующие далее стадии: получение из множества волокон из ПТФЭ структуры, включающей места пересечений перекрывающихся волокон из ПТФЭ; проведение для структуры плазменной обработки; после этого проведение для подвергнутой плазменной обработке структуры тепловой обработки. В получающихся в результате структурах, по меньшей мере, часть мест пересечений перекрывающихся волокон включают образования из ПТФЭ в упомянутых местах пересечений, при этом образования из ПТФЭ простираются от, по меньшей мере, одного из перекрывающихся или пересекающихся волокон из ПТФЭ.

Непересекающиеся части волокон могут иметь внешний вид, описывавшийся в публикации патентной заявки США US 2006/0047311 A1, предмет которой во всей своей полноте посредством ссылки включается в настоящий документ. Говоря конкретно, непересекающиеся части могут характеризоваться наличием доменов ПТФЭ, которые присоединяются к лежащей ниже структуре из экспандированного ПТФЭ и простираются от нее. Данные домены ПТФЭ, как можно видеть при визуальном осмотре, возвышаются над структурами из экспандированного ПТФЭ. Присутствие ПТФЭ в доменах может быть определено по спектроскопическим или другим подходящим аналитическим методам. Под термином «возвышаются» понимается то, что при рассматривании изделия в поперечном сечении, так как на микрофотографии поперечного сечения изделия, домены видны возвышающимися на расстояние «h» над фоновым уровнем, определенным внешней поверхностью лежащей ниже структуры узлы-фибриллы.

В одном альтернативном варианте осуществления изобретения в структуры из ПТФЭ или совместно с ними могут быть включены один или несколько материалов наполнителей. Например, для одного или нескольких материалов можно произвести нанесение покрытия и/или импрегнирование на и/или в ткани из ПТФЭ и/или индивидуальные волокна тканей настоящего изобретения. В одном варианте осуществления такой структуры в целях использования в электролитических и других электрохимических (например, хлор-щелочных) областях применения в ткань из ПТФЭ, которая обеспечивает армирование, может быть включен иономерный материал. В альтернативном варианте, в ткани изобретения из ПТФЭ могут быть включены органические наполнители (например, полимеры) и неорганические наполнители. В альтернативном варианте, ткани из ПТФЭ могут быть включены в виде одного или нескольких слоев многослойных структур.

Уникальный характер настоящих изделий и способов делает возможным получение улучшенных продуктов в широком ассортименте коммерческих областей применения. Например, структуры из ПТФЭ настоящего изобретения могут демонстрировать улучшенные эксплуатационные характеристики в таких различных сферах продуктов, как хлор-щелочные мембраны, акустические мембраны, фильтрующие элементы, медицинская продукция (включающая нижеследующее, но не ограничивающаяся только этим: имплантируемые медицинские устройства) и другие сферы, где могут быть использованы уникальные характеристики данных материалов. Изделия из ПТФЭ настоящего изобретения, сконфигурированные в виде мембраны, трубки, листа и других профилированных геометрических форм, также могут придать уникальные преимущества конечным продуктам.

Изделия настоящего изобретения являются в особенности подходящими для использования в тех случаях, когда требуется износостойкость ткани. Такие изделия имеют еще большую ценность тогда, когда будут требоваться свойства ПТФЭ и/или эПТФЭ.

В еще одном варианте осуществления изобретение включает слоистый материал из ткани, включающей множество волокон из ПТФЭ, перекрывающихся в местах пересечений, где, по меньшей мере, часть мест пересечений включает образования из ПТФЭ, простирающиеся от, по меньшей мере, одного из перекрывающихся волокон из ПТФЭ и фиксирующие волокна из ПТФЭ друг с другом, при этом ткань дополнительно прикреплена к мембране, по меньшей мере, указанными образованиями из ПТФЭ. Такие армированные мембраны характеризуются исключительно высокой прочностью прикрепления, что представляет собой в особенности полезное свойство в тех областях применения, в которых важным параметром является долговечность. Могут быть изготовлены уникальные мембраны из ПТФЭ, армированные тканью из ПТФЭ, которые характеризуются прочностью и стабильностью геометрических размеров, до настоящего времени недостижимыми для обычных слоистых материалов, имеющих структуру, ткань из ПТФЭ/мембрана из ПТФЭ.

Данные и другие уникальные варианты осуществления и признаки настоящего изобретения будут описаны более подробно в настоящем документе.

Подробное описание фигур

Реализация настоящего изобретения должна стать очевидной после ознакомления со следующим далее описанием изобретения при рассмотрении его в сочетании с прилагаемыми чертежами, в числе которых:

Фигуры 1 и 2 представляют собой полученные по методу сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) при увеличениях 100× и 250× соответственно микрофотографии поверхности изделия, изготовленного в примере 1а.

Фигуры 3 и 4 представляют собой полученные по методу СЭМ при увеличениях 250× и 500× соответственно микрофотографии поперечного сечения изделия, изготовленного в примере 1а.

Фигура 5 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 100× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в примере 1b.

Фигура 6 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 500× микрофотографию поперечного сечения изделия, изготовленного в примере lb.

Фигуры 7 и 8 представляют собой полученные по методу СЭМ при увеличениях 100× и 250× соответственно микрофотографии поверхности изделия, изготовленного в сравнительном примере A.

Фигуры 9 и 10 представляют собой полученные по методу СЭМ при увеличениях 250× и 500× соответственно микрофотографии поперечного сечения изделия, изготовленного в сравнительном примере А.

Фигура 11 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 250× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в примере 2.

Фигура 12 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 500× микрофотографию поперечного сечения изделия, изготовленного в примере 2.

Фигура 13 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 100× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в примере 3.

Фигура 14 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 250× микрофотографию поперечного сечения изделия, изготовленного в примере 3.

Фигура 15 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 100× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в сравнительном примере В.

Фигура 16 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 250× микрофотографию поперечного сечения изделия, изготовленного в сравнительном примере B.

Фигура 17 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 100× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в примере 4.

Фигура 18 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 250× микрофотографию поперечного сечения изделия, изготовленного в примере 4.

Фигура 19 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 100× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в сравнительном примере С.

Фигура 20 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 250× микрофотографию поперечного сечения изделия, изготовленного в сравнительном примере C.

Фигура 21 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 500× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в примере 5.

Фигура 22 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 250× микрофотографию поперечного сечения изделия, изготовленного в примере 5.

Фигура 23 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 500× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в сравнительном примере D.

Фигура 24 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 250× микрофотографию поперечного сечения изделия, изготовленного в сравнительном примере D.

Фигура 25 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 500× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в примере 6.

Фигура 26 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 500× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в сравнительном примере E.

Фигура 27 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 250× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в примере 8.

Фигуры 28, 29, 30 и 31 представляют собой полученные по методу СЭМ при увеличениях 25×, 100×, 100× и 250× соответственно микрофотографии поверхности изделия, изготовленного в примере 1а, после проведения испытания на износостойкость в результате удаления волокна.

Фигуры 32 и 33 представляют собой полученные по методу СЭМ при увеличениях 25× и 250× соответственно микрофотографии поверхности изделия, изготовленного в примере 1b, после проведения испытания на износостойкость в результате удаления волокна.

Фигуры 34 и 35 представляют собой полученные по методу СЭМ при увеличениях 25× и 250× соответственно микрофотографии поверхности изделия, изготовленного в сравнительном примере А, после проведения испытания на удаление волокна.

Фигуры 36 и 37 представляют собой полученные по методу СЭМ при увеличениях 25× и 250× соответственно микрофотографии поверхности изделия, изготовленного в примере 3, после проведения испытания на удаление волокна.

Фигура 38 представляет собой фотографию профилированного изделия, изготовленного в примере 9.

Фигура 39 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 250× микрофотографию поперечного сечения изделия из примера 10.

Фигура 40 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 250× микрофотографию поперечного сечения изделия из примера 11.

Фигура 41 представляет собой схематическое изображение ориентации образца, что более подробно описывается в испытании на отслаивание, включенное в настоящий документ.

Фигура 42 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 50× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в примере 12а, после проведения испытания на отслаивание.

Фигура 43 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 50х микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в примере 12b, после проведения испытания на отслаивание.

Фигура 44 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 50× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в сравнительном примере F, после проведения испытания на отслаивание.

Фигура 45 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 50× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в примере 13a, после проведения испытания на отслаивание.

Фигура 46 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 50× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в примере 113b, после проведения испытания на отслаивание.

Фигура 47 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 50× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в сравнительном примере G, после проведения испытания на отслаивание.

Фигура 48 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 25× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в примере 14, после проведения испытания на отслаивание.

Фигура 49 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 25× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в сравнительном примере Н, после проведения испытания на отслаивание.

Фигура 50 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 25× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в примере 15, после проведения испытания на отслаивание.

Фигура 51 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 25× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в сравнительном примере I, после проведения испытания на отслаивание.

Фигура 52 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 50× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в примере 16, после проведения испытания на отслаивание.

Фигура 53 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 50× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в сравнительном примере J, после проведения испытания на отслаивание.

Фигура 54 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 25× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в примере 17, после проведения испытания на отслаивание.

Фигура 55 представляет собой полученную по методу СЭМ при увеличении 25× микрофотографию поверхности изделия, изготовленного в сравнительном примере К, после проведения испытания на отслаивание.

Фигура 56 представляет собой таблицу, которая обобщенно представляет технологические стадии из каждого примера.

Фигуры 57-59 представляют собой последовательные фотографии, полученные при увеличении, равном приблизительно 200×, на производящем видеозапись оптическом микроскопе для подвергнутой плазменной обработке тканой сетки из волокна из эПТФЭ во время стадии нагревания, как это описывается в настоящем документе.

Осуществление изобретения

Изделия из ткани из ПТФЭ настоящего изобретения включают множество волокон из ПТФЭ, перекрывающихся в местах пересечений, где, по меньшей мере, часть мест пересечений включает образования из ПТФЭ, которые простираются от, по меньшей мере, одного из пересекающихся волокон из ПТФЭ и механически фиксируют пересекающиеся или перекрывающиеся волокна в местах пересечений. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «волокно из ПТФЭ» предполагает включение любого волокна, которое образовано, по меньшей мере, частично из ПТФЭ, где ПТФЭ может быть подвергнут обработке в соответствии с положениями настоящего документа. Данные образования придают тканям из ПТФЭ улучшенную механическую прочность, до настоящего момента времени недостижимую для тканей из ПТФЭ с точки зрения стойкости к износу, деформированию и тому подобному, и варианты осуществления изобретения могут быть сконструированы в виде обширного массива типов и форм изделий. Например, могут быть сконструированы альтернативные варианты осуществления изобретения, включающие волокна с геометрическими формами, включающими нижеследующее, но не ограничивающимися только этим: крученые волокна, волокна круглого поперечного сечения, волокна плоского поперечного сечения и волокна, собранные в пряди, будь то в монофиламентной или мультифиламентной конфигурациях. В дополнение к этому, ткани изобретения могут иметь форму листов, трубок, удлиненных изделий и других альтернативных вариантов осуществления, имеющих трехмерный профиль. Кроме того, в структуры из ПТФЭ или совместно с ними могут быть включены один или несколько материалов наполнителей. В альтернативном варианте, ткани из ПТФЭ могут быть включены в виде одного или нескольких слоев многослойных структур.

В первом варианте осуществления уникальный способ настоящего изобретения включает сначала проведение для волокон из ПТФЭ высокоэнергетической обработки поверхности, такой как плазменная обработка. После этого подвергнутые плазменной обработке волокна из ПТФЭ включают в ткань, включающую перекрывающиеся волокна, будь то в форме одного или нескольких представителей из тканой, вязаной, нетканой конструкции, конструкции уложенной сетки или некоторой их комбинации. В зависимости от требуемых свойств конечного изделия подвергнутые плазменной обработке волокна могут быть ориентированы в ткани предпочтительным образом. Например, в случае сотканной ткани подвергнутые плазменной обработке волокна могут быть ориентированы в направлениях только основы или утка или в обоих направлениях. В ткань могут быть включены также и дополнительные типы волокон. Получающуюся в результате ткань после этого нагревают для получения уникальных структур из ПТФЭ, включающих образования из ПТФЭ, простирающиеся от одного или нескольких лежащих ниже пересекающихся волокон в местах пересечений волокон. В дополнение к этому, непересекающиеся части могут характеризоваться наличием доменов ПТФЭ, которые присоединяются к лежащей ниже структуре из экспандированного ПТФЭ и простираются от нее.

Во втором альтернативном варианте осуществления уникальный способ настоящего изобретения может включать сначала получение предшественника ткани из ПТФЭ с перекрывающимися волокнами из ПТФЭ в местах пересечений, будь то в форме одного или нескольких представителей из тканой, вязаной, нетканой конструкции, конструкции уложенной сетки или некоторой их комбинации; проведение для предшественника ткани или структуры из ПТФЭ высокоэнергетической обработки поверхности; после этого следует стадия нагревания для получения уникальных структур из ПТФЭ с образованиями из ПТФЭ, простирающимися от одного или нескольких лежащих ниже пересекающихся волокон в местах пересечений волокон. В дополнение к этому непересекающиеся части могут характеризоваться наличием доменов ПТФЭ, которые присоединяются к лежащей ниже структуре из экспандированного ПТФЭ и простираются от нее.

Исключительно для удобства термин «плазменная обработка» будет использоваться для обозначения любой высокоэнергетической обработки поверхности, такой как нижеследующее, но не ограничивающейся только этим: обработка плазмой тлеющего разряда, коронным разрядом, ионным пучком и тому подобным. Необходимо осознавать то, что для получения определенного диапазона размеров и внешнего вида образований из ПТФЭ и доменов ПТФЭ время обработки, температуры и другие технологические условия могут варьироваться. Например, в одном варианте осуществления ткань из ПТФЭ может быть подвергнута плазменному травлению в газообразном аргоне или другой подходящей среде с последующим проведением стадии тепловой обработки. Ни одна только тепловая обработка структуры из ПТФЭ, ни одна только плазменная обработка без последующей тепловой обработки не приводят в результате к получению изделий настоящего изобретения.

Фигуры от 57 до 59 представляют собой фотографии, полученные при видеозаписи для подвергнутой плазменной обработке тканой сетки из волокна из эПТФЭ во время последующей стадии нагревания, как это описывается в соответствии с положениями примера 1а в настоящем документе. Использовали оптический микроскоп (Optiphot BF/DF, Nikon Inc., Мелвилл, Нью-Йорк) при увеличении, равном приблизительно 200х. Нагревательную ступень (Linkam THMS600, Linkam Scientific Instruments Ltd., Тэдворт, Суррей, Великобритания) использовали для размещения и нагревания тканой сетки из волокна до приблизительно 360°C. Начальный диаметр волокна у волокон составлял приблизительно 75 микронов. Данные фигуры последовательно демонстрируют образование доменов 201 ПТФЭ и мигрирование доменов 201 ПТФЭ в направлении места пересечения 203 двух волокон 205, 207 с получением в месте пересечения 203 образования 209, которое в месте пересечения 203 фиксирует два волокна 205, 207 друг с другом. Фигура 57 демонстрирует место пересечения 203 двух волокон 205, 207 подвергнутой плазменной обработке сотканной ткани перед нагреванием. Фигура 58 демонстрирует промежуточную стадию нагревания, где образуются домены 201, которые мигрируют в направлении места пересечения 203 с получением образования массы. Фигура 59 демонстрирует в месте пересечения 203 полностью сформированное образование 209. Как следует отметить в отношении фигуры 59, например, присутствие образований в местах пересечений может быть подтверждено по визуальным методам, включающим нижеследующее, но не ограничивающимся только этим: методики, такие как оптическая и сканирующая электронная микроскопия, или по любым другим подходящим методам. Присутствие ПТФЭ в образованиях может быть определено по спектроскопическим или другим подходящим аналитическим методам. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «механическая прочность» предполагает обозначение способности предмета демонстрировать стойкость к деформированию из своего первоначального положения или возвращаться в свое первоначальное положение при воздействии деформирующего усилия. Механическая прочность проявляется в фиксации волокон из ПТФЭ друг с другом в местах пересечений. Данная улучшенная механическая прочность позволяет изделиям настоящего изобретения демонстрировать стойкость к износу, а также существенную стойкость к переориентации волокон из ПТФЭ при приложении внешних усилий. Механическая прочность представляет собой критический признак для продуктов, у которых важными параметрами для оптимальных эксплуатационных характеристик являются размер и форма перегруппировки волокон изделий. Такие продукты включают нижеследующее: хлор-щелочные мембраны, где изделие формирует механически прочную подложку. Наличия механической прочности, создаваемой изделиями настоящего изобретения, также требуют и точно сотканные продукты и другие точные изделия из ткани.

Для демонстрации улучшенной износостойкости данных уникальных материалов может быть использовано испытание на удаление волокна. Другие улучшения механических эксплуатационных характеристик данных уникальных материалов могут включать нижеследующее, но не ограничиваются только этим: улучшение характеристик стабильности геометрических размеров, изгиба, раздира, продавливания шариком и истирания. Например, обычные ткани из ПТФЭ, в том числе предшественники изделий, использующиеся при изготовлении изделий настоящего изобретения, подвержены износу. Данная проблема усугубляется вследствие природы волокон из ПТФЭ, оказывающей смазывающее воздействие. Это может быть продемонстрировано в результате простого разрезания ткани ножницами. В альтернативном варианте, данное явление может быть продемонстрировано, например, в результате вставления булавки между волокнами обычной ткани из ПТФЭ, поблизости от свободной кромки ткани. Для смещения и удаления неповрежденного волокна при приложении растягивающего усилии, создаваемого в испытании на удаление волокна, описывающемся в настоящем документе ниже, требуется минимальное усилие.

Как выяснили при следовании тем же самым методикам с разрезанием ножницами в случае изделия настоящего изобретения, структуры изобретения практически не содержат волокон, подвергшихся износу. При проведении испытания на износ волокон для материалов изобретения требуется значительно большее усилие, достаточное либо для разрывания волокон, либо для разрывания прикрепления создаваемого образованием из ПТФЭ в точках пересечений. Износостойкость для изделий изобретения может быть определена на основании результата, при котором или наблюдаются разорванные волокна, и/или наблюдается удаление волокна с остатком образования в точках пересечений, все еще присоединенным к волокну.

Как отмечалось в настоящем документе ранее, в соответствии со способом изобретения для получения большей механической прочности может быть получен широкий ассортимент профилей и форм структур, включающих нижеследующее, но не ограничивающихся только этим: листы, трубки, удлиненные изделия и другие трехмерные структуры. В одном варианте осуществления исходные структуры ткани из ПТФЭ могут быть сконфигурированы до получения требуемого конечного трехмерного профиля с последующим проведением для них стадий плазменной и следующей далее тепловой обработок. В одном альтернативном варианте осуществления исходные структуры ткани из ПТФЭ могут быть подвергнуты такой обработке с последующим проведением для них необходимой дополнительной манипуляции для создания описывавшихся выше профилей и форм.

Части волокон из ПТФЭ, которые не являются частью мест пересечений, могут обладать микроструктурой, характеризующейся наличием узлов, соединенных друг с другом фибриллами, и включать содержащие ПТФЭ возвышающиеся домены, простирающиеся от волокон из ПТФЭ. Образования в местах пересечений у изделий настоящего изобретения демонстрируют характеристический внешний вид поверхности, при котором образования обычно простираются между перекрывающимися волокнами. Домены могут быть, а могут не быть соединены с образованиями. Однако в сопоставлении с тем, что имеет место для изделий предшествующего уровня техники, подвергнутых только тепловой обработке, наиболее удивительный результат заключается в кардинальном увеличении механической прочности изделия изобретения, создаваемом плазменной обработкой с последующей тепловой обработкой.

Несмотря на возможность использования в практике изобретения широкого ассортимента материалов ПТФЭ в тех вариантах осуществления, в которых используют волокно из эПТФЭ, волокна из эПТФЭ придают конечным изделиям улучшенные свойства, присущие экспандированному ПТФЭ, такие как повышенный предел прочности при растяжении, а также размер пор и пористость, которые могут быть специально разработаны для предполагаемого варианта конечного использования продукта. Кроме того, включены и использованы в практике изобретения могут быть и наполненные волокна из эПТФЭ.

В еще одном варианте осуществления изобретения могут быть получены армированные мембраны, характеризующиеся исключительными пределом прочности на отслаивание и стабильностью геометрических размеров. Комбинация из плазменной обработки и тепловой обработки либо до, либо во время прикрепления делает возможным получение слоистых материалов из тканей, включающих волокна из эПТФЭ или смеси волокон эПТФЭ/перфторалкокси-сополимер (ПФА) и прикрепленных к мембранам из ПТФЭ без использования адгезива. Данные уникальные слоистые материалы характеризуются до настоящего времени недостижимыми пределами прочности на отслаивание, что, таким образом, смягчает проблемы, присущие материалам предшествующего уровня техники, такие как хрупкое разрушение вследствие отслаивания ткани от мембраны и другие режимы разрушения. В дополнение к этому, вследствие неиспользования добавленных адгезивов армированная мембрана состоит исключительно из ПТФЭ, и эксплуатационные характеристики получающейся в результате армированной мембраны не ухудшаются так, как это описывалось ранее в настоящем документе по отношению к материалам предшествующего уровня техники.

Ткань слоистого материала может быть образована из связанных, сотканных или свалянных волокон, перфорированного листа и тому подобного и может включать широкий ассортимент представителей, выбранных из волокна из эПТФЭ или смеси волокон экспандированный ПТФЭ/ПФА или их листов в зависимости от требуемой конечн