Устойчивый к загрязнению, воздухопроницаемый тканевый слоистый материал и одежда из него

Устойчивый к загрязнению, воздухопроницаемый тканевый слоистый материал и одежда из него

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень техники

Верхняя одежда, изготовленная из слоистых материалов, содержащих пористые полимерные мембраны, которые являются воздухопроницаемыми, как известно, обеспечивает хорошую способность пропускать воздух, или обеспечивает транспорт паров влаги через ткань.

К сожалению, при определенных условиях водонепроницаемость воздухопроницаемой одежды может снижаться под действием загрязнителей, таких как поверхностно-активные вещества, кожное сало и тому подобное. Чтобы преодолеть ограничения указанных материалов, пористую полимерную мембрану можно покрывать непрерывным слоем полимерного покрытия для защиты материала от загрязнения. Добавление непрерывного покрытия может помочь сохранить водонепроницаемость при загрязнении, однако неблагоприятным результатом является ухудшение воздухопроницаемости материалов, что может ухудшать комфортность одежды для потребителя.

Раскрытие изобретения

Одним из вариантов изобретения, описанным в данном документе, является воздухопроницаемый тканевый слоистый материал для использования в изготовлении одежды, содержащей мембрану, которая является устойчивой к проникновению искусственного кожного сала как до, так и после загрязнения поверхностно-активным веществом. Воздухопроницаемый тканевый слоистый материал содержит гидрофобную асимметричную пористую мембрану, которая содержит первую и вторую области пористой мембраны, имеющие различную микроструктуру. Тканевый слоистый материал дополнительно содержит текстильное изделие, присоединенное к асимметричной пористой мембране прерывистыми соединениями. В некоторых вариантах тканевый слоистый материал имеет входное давление жидкости больше 70 кПа, для жидкости с поверхностным натяжением около 31 дин/см.

В другом варианте изобретения описан воздухопроницаемый тканевый слоистый материал, который содержит гидрофобную многослойную асимметричную пористую мембрану, содержащую первый и второй пористые слои мембраны, имеющих различную микроструктуру, причем между первым и вторым пористыми слоями имеется поверхность раздела. Воздухопроницаемый тканевый слоистый материал дополнительно содержит текстильное изделие, присоединенное прерывистыми соединениями, по меньшей мере, с одной стороны гидрофобной многослойной асимметричной мембраны. В еще одном варианте воздухопроницаемый тканевый слоистый материал также может содержать олеофобную обработку или покрытие.

В еще одном варианте описана одежда, которая выполнена из воздухопроницаемого тканевого слоистого материала, содержащего асимметричную мембрану, которая устойчива к проникновению искусственного кожного сала. Асимметричная мембрана содержит первую область, имеющую микроструктуру, которая является более открытой, чем микроструктура второй области. Одежда сконструирована таким образом, что область мембраны, имеющая более открытую микроструктуру, ориентирована ближе к источнику загрязнения.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 представляет собой изображение одежды.

Фигура 2 представляет собой изображение поперечного разреза иллюстративного варианта тканевого слоистого материала.

Фигура 3 представляет собой изображение поперечного разреза иллюстративного варианта тканевого слоистого материала.

Фигура 4 представляет собой изображение поперечного разреза иллюстративного варианта тканевого слоистого материала.

На фигуре 5а показано изображение в сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) внешней поверхности иллюстративного варианта пористой мембраны.

На фигуре 5b показано СЭМ-изображение внешней поверхности противоположной поверхности пористой мембраны из фигуры 5а.

Фигура 6 представляет собой изображение поперечного разреза иллюстративного варианта тканевого слоистого материала.

Фигура 7 представляет собой СЭМ-изображение поперечного разреза иллюстративного варианта пористой мембраны.

На фигуре 8а показано СЭМ-изображение фигуры 7, повернутое на 90 градусов.

На фигуре 8b представлена зависимость уровня яркости по серой шкале от расстояния на СЭМ-изображении пористой мембраны, показанной на фигуре 7а.

На фигуре 9 приведена диаграмма сравнения входного давления жидкости (ВДЖ) пористой структуры мембраны для текучей среды с поверхностным натяжением 31 дин/см до и после воздействия текучей среды с низким поверхностным натяжением.

На фигуре 10а представлена схема устройства для Метода определения загрязнения искусственным кожным салом.

На фигуре 10b представлено проникновение через мембрану загрязнения искусственным кожным салом.

На фигуре 11 представлена зависимость процента обнаруживаемого загрязнения искусственным кожным салом от времени (в секундах) для мембранных структур.

Осуществление изобретения

В соответствии с одним вариантом изобретения на фигуре 1, показана верхняя одежда (10) в виде куртки (36), которая выполнена из тканевого слоистого материала (11), который является воздухопроницаемым, а также водонепроницаемым. Кроме того, изображенная на фигуре 1 одежда имеет внешнюю поверхность (55) и внутреннюю поверхность (56). Со ссылкой на фигуры 2 и 3, тканевый слоистый материал (11) имеет текстильный слой (12) и асимметричную пористую мембрану (13), ламинированную к слою с помощью прерывистых соединений (29). Асимметричная пористая мембрана (13), изображенная на фигурах 2 и 3, содержит первую область (14) пористой мембраны, имеющую первую микроструктуру, а вторую область (15) пористой мембраны, имеющую вторую микроструктуру, которая отличается от микроструктуры первой области пористой мембраны. Тканевый слоистый материал может дополнительно содержать второй текстильный слой (16), ламинированный к асимметричной пористой мембране (13) на стороне, противоположной первому текстильному слою (12), как показано на фигуре 3. Воздухопроницаемый тканевый слоистый материал подходит для использования в различных приложениях, в том числе для облачения, например, одежды, такой как куртки, и чехлы, такие как спальные мешки, но не ограничивающихся только этим.

В одном варианте изобретения описан тканевый слоистый материал, который является воздухопроницаемым, имея число Герли менее 200 секунд, и водонепроницаемым, имеющим входное давление жидкости больше 70 кПа для жидкости с поверхностным натяжением 31 дин/см, при испытании в соответствии с методами, описанными в настоящем документе. Хотя загрязнение пористой структуры может обычно ухудшать водонепроницаемость и/или влиять на визуальные свойства структуры, неожиданно, описанные в изобретении тканевые слоистые материалы имеют повышенную устойчивость к загрязнению, сохраняя при этом воздухопроницаемость за счет включения в слоистый материал определенных пористых мембранных структур. Сводя к минимуму загрязнение пористой мембраны за счет текучих сред с низким поверхностным натяжением, может быть получен описанный в изобретении тканевый слоистый материал, который обеспечивает длительную водонепроницаемость при сохранении воздухопроницаемости.

В некоторых вариантах описанного изобретения тканевые слоистые материалы, которые являются проницаемыми для воздуха и устойчивыми к загрязнению, содержат пористые мембранные структуры, которые являются асимметричными. Термин "асимметричный" означает, что пористая мембранная структура содержит несколько областей по толщине структуры, и по меньшей мере, одна область имеет микроструктуру, которая отличается от микроструктуры второй области. В одном варианте изобретения асимметричная пористая мембрана содержит несколько областей по толщине структуры в виде слоев, таких как слои экспандированного фторполимера. Например, многослойная мембрана из экспандированного политетрафторэтилена (ePTFE) может содержать несколько областей по толщине структуры, причем по меньшей мере, два из слоев мембраны имеют различные микроструктуры. В некоторых вариантах осуществления, где асимметричная мембрана имеет, по меньшей мере, три области мембраны, две области мембраны могут иметь одинаковую микроструктуру, при условии, что, по меньшей мере, одна область мембраны имеет другую микроструктуру.

Как показано на схеме, приведенной на фигуре 2, пористая мембрана (13) содержит первую область (14) пористой мембраны и вторую область (15) пористой мембраны, имеющую микроструктуру, которая отличается от микроструктуры первой области пористой мембраны. В некоторых вариантах изобретения, первая область (14) пористой мембраны может иметь более открытую структуру, чем вторая область (15) пористой мембраны. Как показано на фигуре 4, пористая мембрана (13) при необходимости содержит третью область (18) пористой мембраны, имеющую микроструктуру, которая отличается от второй области (15) пористой мембраны, и может быть такой же или другой, чем первая область (14) пористой мембраны. Пористые мембраны можно формовать таким образом, чтобы они содержали более трех областей или слоев по толщине мембраны при условии, что по меньшей мере, две области имеют различную микроструктуру. Например, в дополнительном варианте, как видно из схематического представления на фигуре 6, пористая мембрана (13) содержит четвертую область (23) пористой мембраны и пятую область (24) пористой мембраны в дополнение к первой (15), второй (14), и третьей (18) областям пористой мембраны. Пять областей или слоев (14, 15, 18, 23 и 24) пористой мембраны ориентированы по всей толщине мембраны, и по меньшей мере, одна область пористой мембраны имеет другую микроструктуру, чем другие области пористой мембраны.

Примеры микроструктур пористых мембран включают структуру пен с открытыми порами, спеченных или конденсированных частиц, или микроструктуры узлов, соединенных между собой фибриллами, но не ограничиваются указанным. Различие микроструктуры двух областей может заключаться, например, в размерах пор или, например, микроструктурное различие в геометрии или размере узлов и/или фибрилл, и/или плотности узлов. В некоторых вариантах изобретения, плотность узлов в первой области (14) пористой мембраны отличается от плотности узлов во второй области (15) пористой мембраны.

На фигурах 5а и 5b показаны СЭМ-изображения внешней поверхности (19) первой области (14) пористой мембраны и внешней поверхности (20) второй области (15) пористой мембраны, соответственно, в одном примере осуществления изобретения, на которых изображена микроструктура, содержащая узлы (21), соединенные между собой фибриллами (22). В некоторых вариантах изобретения, область пористой мембраны, имеющая микроструктуру с большей плотностью узлов, рассматривается, как более плотная по микроструктуре, чем область, имеющая более низкую плотность узлов; и наоборот, область пористой мембраны, имеющая более низкую плотность узлов рассматривается, как имеющая более открытую микроструктуру. В одном варианте изобретения воздухопроницаемый тканевый слоистый материал содержит асимметричную пористую мембрану, в которой плотность узлов во второй области (15) пористой мембраны, больше, чем плотность узлов в первой области (14) пористой мембраны, по меньшей мере, на 10%. В других вариантах, плотность узлов во второй области (15) пористой мембраны, больше, чем плотность узлов в первой области (14) пористой мембраны, по меньшей мере, на 20%, или по меньшей мере на 30%, или по меньшей мере на 40%, при измерении в соответствии с методом, описанным в настоящем документе для измерения плотности узлов.

Пористая мембрана может иметь две или больше отдельных областей по толщине мембраны, при этом каждая область, в отдельности, имеет по всему объему относительно гомогенную микроструктуру, которая отличается от микроструктуры в соседней области. Различия в микроструктуре двух областей могут быть обнаружены на поперечных сечениях СЭМ-изображений. Например, на фигуре 7 изображена асимметричная пористая мембрана (25), содержащая две внешних области (27) и (28) пористой мембраны, имеющие другие микроструктуры, чем центральная область (26) пористой мембраны. В некоторых вариантах изобретения соседние области асимметричной пористой мембраны разделены видимой поверхностью раздела (позиция 17 на фигуре 4; позиция 31 между областями на фигурах 7 и 8а). Поверхность раздела (17) между первой (14) и второй (15) областями может состоять по существу из материалов, как первой, так и второй областей.

Поверхность раздела (31) между двумя или больше отдельными пористыми областями можно обнаружить или наблюдать, например, на поперечном сечении СЭМ-изображения (фигура 8а), или с помощью анализа уровня серого цвета на поперечном сечении СЭМ-изображения (фигура 8б) асимметричной пористой мембраны с использованием методики, описанной в настоящем описании. На фигуре 8а показано поперечное сечение СЭМ-изображения фигуры 7 для пористой мембраны (25), имеющей две внешние области (27) и (28) пористой мембраны, разделенных центральной областью (26) пористой мембраны, которое было повернуто на 90 градусов. На фигуре 8b представлен уровень яркости для СЭМ-изображения на фигуре 8а, и выделены два фрагмента, чтобы показать изменения уровня яркости по серой шкале во всей толщине асимметричной пористой мембраны, которая соответствует различным областям. В некоторых вариантах изобретения, анализ уровня серого цвета для поперечного сечения СЭМ-изображения может показать изменение сигнала (33) на поверхности раздела между двумя областями пористых мембран, которые имеют различные микроструктуры. В некоторых вариантах изменение сигнала на поверхности раздела может привести к изменению уровня яркости по серой шкале, которое больше, чем среднее изменение сигнала в указанной области.

В некоторых вариантах изобретения, различие между микроструктурой первой области пористой мембраны и микроструктурой второй области пористой мембраны могут быть также (или альтернативно) обнаружены путем сравнения "Давления вытеснения жидкости" относительно давления появления потока пузырьков, как описано в методе испытания давления вытеснения жидкости, раскрытом в описании. В некоторых вариантах, асимметричные микроструктуры мембраны могут быть обнаружены там, где мембрана имеет более низкое давление вытеснения жидкости, чем давление появления потока пузырьков. При испытании с помощью этого метода, смоченные структуры асимметричной пористой мембраны, такие, которые описаны в изобретении, демонстрируют заметные изменения непрозрачности мембраны при замещении смачивающей жидкости (давление вытеснения жидкости, ДВЖ), до момента появления пузырьков, который наблюдается как поток пузырьков. Не желая быть связанными теорией, авторы полагают, что для области асимметричной пористой мембраны, имеющей более открытую микроструктуру, жидкость будет вытесняться при давлении ниже, чем давление появления потока пузырьков. Для сравнения, мембраны, имеющие единственную область, а также мембраны, имеющие несколько слоев, не отличающихся по структуре, не имеют давление вытеснения жидкости, которое ниже, чем давление появления потока пузырьков.

Таким образом, раскрыт способ определения наличия асимметричной пористой мембраны, имеющей внешний слой или область в направлении толщины мембраны, которая имеет более открытую микроструктуру, чем микроструктура, по меньшей мере, в одной другой области (или слое) мембраны. В одном варианте способ включает действие сжатого газа на первую поверхность смоченного образца мембраны и одновременное наблюдение изменения непрозрачности и потока пузырьков на второй поверхности, противоположной первой поверхности; регистрацию давления, при котором обнаруживается изменение непрозрачности и/или поток пузырьков; переворачивание образца и повторение процедуры, если поток пузырьков появляется до изменения прозрачности; определение, что образец мембраны имеет асимметричную структуру с внешней области или слоя, имеющего более открытую микроструктуру, чем микроструктура, по меньшей мере, в одной другой области (или слое), если изменение прозрачности наблюдается до появления потока пузырьков. В некоторых вариантах изобретения асимметричная пористая мембрана имеет давление вытеснения жидкости, по меньшей мере 15 кПа. В других вариантах, давление вытеснения жидкости, по меньшей мере, на 35 кПа меньше, чем давление появления потока пузырьков; в других вариантах, давление вытеснения жидкости, по меньшей мере, на 70 кПа меньше, чем давление появления потока пузырьков, или по меньшей мере, на 103 кПа меньше, чем давление появления потока пузырьков, при измерении в соответствии с испытанием, описанным в настоящем документе. В некоторых вариантах изобретения можно проводить непосредственное испытание тканевого слоистого материала, однако в других случаях может быть желательным удаление внешних текстильных слоев, чтобы наблюдать мембраны напрямую.

Полимеры, пригодные для использования при формировании пористой мембраны, включают (но не ограничиваются указанным) полиуретаны, полиэтилен, и фторполимеры. Когда пористая мембрана содержит фторполимер, мембрана может иметь микроструктуру, которая характеризуется узлами, связанными между собой фибриллами. Используемые в изобретении пористые мембраны имеют давление появления потока пузырьков больше 135 кПа при испытании в соответствии с автоматизированным методом испытания давления появления потока пузырьков, который описан в настоящем документе. В других вариантах давление появления потока пузырьков составляет больше 170 кПа, а в других вариантах давление появления потока пузырьков больше 205 кПа. Подходящие фторполимерные материалы включают экспандированные фторполимеры, такие как (но не ограничиваясь указанным) экспандированный ПТФЭ, экспандированные продукты, изготовленные из полимеров, которые описаны в патенте США №5708044 (Branca, 1998), патент США №6541589 (Baillie, 2003), патент США №7531611 (Sabol и др., 2009), заявка на патент США №11/906,877 (Ford), и тому подобное.

Пористые мембраны могут быть изготовлены из одного полимерного материала, переработанного с образованием нескольких областей или нескольких слоев внутри мембраны, причем, по меньшей мере, в двух областях или слоях имеются различные микроструктуры. В одном варианте две или более области, имеющие различные микроструктуры, могут содержать различные фторполимерные материалы путем совместной переработки нескольких материалов для формирования асимметричной пористой мембраны, имеющей несколько областей или слоев. Например, в одном варианте изобретения асимметричная пористая мембрана содержит первую пористую область, содержащую гомополимер экспандированного ПТФЭ, и вторую пористую область, содержащую модифицированный экспандированный ПТФЭ.

В некоторых вариантах изобретения пористые мембраны, имеющие области или слои с различной микроструктурой, могут быть изготовлены путем приведения в непосредственный контакт нескольких фторполимерных компонентов, таких как ленты, содержащие смазочный материал, на технологической стадии обработки мембраны. Фторполимерные компоненты, содержащие смазочный материал, определены в изобретении как «замасленные» компоненты. Замасленные фторполимерные компоненты могут быть приведены в контакт в виде экструдата, который в то же время содержит вспомогательное средство экструзии, чтобы максимально увеличить контакт фторполимерных компонентов. В некоторых вариантах, несколько компонентов, которые образуют дискретные области по толщине асимметричной пористой мембраны, скомпонованы путем приведения компонентов в непосредственный контакт, без промежуточных материалов до окончательного экспандирования и спекания, с образованием поверхности раздела между дискретными областями, примыкающими по длине и ширине мембраны. В других вариантах фторполимерные компоненты или отдельные слои пористых мембран могут соединяться с использованием прерывистых соединений, таких как клей, который наносится на один или несколько компонентов до или в процессе экспандирования.

Хотя масса пористой мембраны (13) конкретно не ограничена, асимметричные пористые мембраны, имеющие массу приблизительно от 2 до 100 г/м² (грамм на квадратный метр), могут быть подходящими для некоторых приложений; в других вариантах, асимметричные пористые мембраны, имеющие массу приблизительно от 4 до 60 г/м², или массу приблизительно от 20 до 35 г/м², подходят для других областей применения.

Могут быть скомпонованы асимметричные пористые мембраны, имеющие различные конструкции. На каждой из фигур 2, 3, 4 и 6 показан пример варианта осуществления структуры асимметричной пористой мембраны, имеющей несколько областей или слоев. На каждой из фигур 2, 3,4 и 6, приведено схематическое изображение вариантов конструкций, в которых микроструктура первой области или слоя (14) является более открытой, чем микроструктура второй области или слоя (15). Как уже обсуждалось выше, различие в структуре можно наблюдать, например, путем сравнения плотности узлов на СЭМ-микрофотографиях поверхности каждой области двухзонной структуры. Кроме того, отдельные материалы, используемые для изготовления каждой области структуры, можно будет индивидуально перерабатывать в мембраны таким образом, как в способе, применяемом для совокупных многообластных структур. Могут быть сопоставлены величины давления появления пузырьков для каждой отдельной мембраны и совокупных многообластных структур. Двухслойная асимметричная пористая мембрана может иметь такое же давление появления потока пузырьков, или примерно такое же, как индивидуальный слой, имеющий самое высокое давление появления потока пузырьков.

В иллюстративном варианте, схематически показанном на фигуре 4, предусмотрена конструкция, в которой изображен центральный слой или область (15) с меньшим или более плотным размером пор, чем более открытая структура из двух внешних слоев или областей (14, 18), предусмотренных по обе стороны от центрального слоя. В одном из вариантов величины давления появления пузырьков, измеренных от отдельных слоев тех же материалов, обработанных аналогично двум внешним слоям структуры совокупной многослойной пористой мембраны, ниже, чем давление появления пузырьков для отдельных слоев материала, который подобен центральному слою совокупной структуры. Для сравнения, когда те же три полимерных материала скомпонованы с образованием многослойной асимметричной пористой структуры, в некоторых вариантах изобретения давление появления пузырьков в асимметричной пористой мембране может быть таким же или даже выше, чем давление появления пузырьков для наиболее плотной отдельной структуры. Среди преимуществ, предоставляемых асимметричной пористой мембраной, более открытые или более крупные поры внешнего слоя облегчают прикрепление текстильных слоев при использовании стандартной процедуры ламинирования, где часто бывает трудно ламинировать слои на микроструктуру некоторых полимерных материалов, имеющих низкую пористость.

Одежда, в частности одежда для активного использования во влажных условиях, может подвергаться воздействию широкого спектра загрязняющих веществ, включающих кожное сало, пот, стиральные порошки, средства, отпугивающие насекомых, лосьоны и топливо, но не ограничивающихся только указанными. Эти загрязнения имеют широкий диапазон значений поверхностного натяжения. Чтобы оценить характеристики различных асимметричных пористых мембран и тканевого слоистого материала, изготовленного с использованием указанных асимметричных пористых мембран, а также сравнительных материалов, образцы подвергались воздействию текучих сред, имеющих поверхностное натяжение приблизительно от 23 дин/см до 31 дин/см. Текучие среды, имеющие поверхностное натяжение около 23 дин/см, были выбраны как представители имеющихся в продаже моющих средств, которые обычно имеют поверхностное натяжение в диапазоне приблизительно от 25 до 35 дин/см. Текучие среды, имеющие поверхностное натяжение около 31 дин/см, были выбраны для представления других потенциальных загрязнителей, включая кожное сало, которое имеет поверхностное натяжение в диапазоне, включающем 31 дин/см.

Было установлено, что асимметричные мембраны могут обеспечить более значительное сопротивление загрязнению, например, кожным салом, по сравнению с однородной структурой. Кроме того, было обнаружено, что асимметричные мембраны, изготовленные, как описано в изобретении, обладают высоким начальным входным давлением жидкости, а также могут успешно выдержать высокие значения входного давления жидкости после воздействия текучих сред с низким поверхностным натяжением. Для сравнения, с однородной пористой структурой мембраны нельзя достичь обеих целей. Например, с однородной пористой структурой мембраны, имеющей более высокое начальное входное давление, невозможно поддерживать указанное входное давление при воздействии текучих сред с низким поверхностным натяжением. Другие мембраны с однородной пористой структурой, которые могут выдержать начальное входное давление после воздействия текучих сред с низким поверхностным натяжением, имеют более низкое начальное входное давление, что невыгодно, поскольку это может сделать их непригодными для использования при изготовлении одежды, где требуется высокая водостойкость.

В одном варианте изобретения тканевый слоистый материал, содержащий асимметричную мембрану с давлением замещения жидкости ниже давления появления потока пузырьков при ручном испытании, имеет начальное входное давление больше чем 75 кПа, и выдерживает более 70% от входного давление после воздействия текучей среды с низким поверхностным натяжением при испытании в соответствии с методами, описанными в настоящем изобретении для входного давления жидкости. В других вариантах тканевый слоистый материал, содержащий асимметричные мембраны с давлением замещения жидкости ниже давления появления потока пузырьков при ручном испытании, имеет начальное входное давление больше 85 кПа, или больше чем 95 кПа, и выдерживает более чем 80% от входного давления после воздействия текучей среды с низким поверхностным натяжением.

Как показано на фигуре 9, асимметричная пористая мембрана, для которой давление вытеснения жидкости ниже давления появления потока пузырьков при ручном испытании, имеет более высокое начальное входное давление жидкости и больший процент постоянного входного давления, по сравнению с однородными пористыми мембранами. Указанное уникальное сочетание эксплуатационных свойств не было продемонстрировано для испытанной здесь однородной пористой мембраны. Такое сочетание свойств асимметричной пористой мембраны, при использовании в конструировании тканевого слоистого материала для применения в одежде, предоставляет потребителю изделие, которое дольше остается водонепроницаемым.

Загрязнениям требуется больше времени для проникновения в мембраны и обнаружения в случае асимметричных пористых мембран, чем в случае мембран с однородной пористой структурой, что обеспечивает водонепроницаемость с повышенным сроком службы. В одном варианте при испытании по методу, описанному в изобретении, для асимметричной пористой мембраны примерно через 900 секунд воздействия искусственного кожного сала обнаруживается проникновение загрязнений меньше или равное 50%. В некоторых вариантах изобретения, для асимметричной пористой мембраны приблизительно после 4000 секунд воздействия искусственного кожного сала обнаруживается проникновение загрязнений меньше или равное приблизительно 75%. Указанное увеличение времени проникновения загрязнения обеспечивает повышенную сопротивляемость загрязнению одежды, сделанной из тканевого слоистого материала по изобретению.

Известным недостатком является то, что при загрязнении некоторых видов воздухопроницаемой одежды, содержащих определенные пористые мембраны, может произойти проникновение жидкости через мембрану. Неожиданно оказалось, что скорость потока жидкости и, в частности, скорость потока воды через асимметричные пористые мембраны согласно изобретению значительно меньше, чем скорость потока воды после загрязнения однородной пористой мембраной. Таким образом, в одном варианте изобретения одежда, сконструированная с асимметричной пористой мембраной, обеспечивает потребителю повышенную защиту от дождя, даже если произошло загрязнение.

В то время как асимметричные пористые мембраны обеспечивают устойчивость к загрязнению текучей средой с низким уровнем поверхностного натяжения, загрязнение жидкостью можно в дальнейшем свести к минимуму путем создания олеофобной структуры. Олеофобное покрытие может быть предусмотрено, по меньшей мере, на части многообластной или многослойной асимметричной пористой мембраны, для дополнительной защиты, или олеофобное покрытие может быть предусмотрено на всей асимметричной структуре пористого или тканевого слоистого материала, содержащего асимметричную пористую структуру. Олеофобное покрытие определяется в изобретении как обработка или покрытие, которое осаждает олеофобный материал. Различные типы олеофобных материалов могут быть нанесены на различные компоненты тканевого слоистого материала, например пористая мембрана, текстильное изделие или на их части. Примеры олеофобных материалов, пригодных для использования в изобретении, включают такие фторполимеры, как фторакрилаты и другие материалы, такие как описанные или рекомендованные, например, в заявке на патент США 11/440,870 и патентах США №№5539072 и 5460872. Когда предусмотрено олеофобное покрытие или обработка, можно сформировать слоистый материал, который сохраняет воздухопроницаемость, имея показатель по маслу больше или равный приблизительно 4 при испытании в соответствии с тестом маслоотталкивающих свойств, описанным ниже. В других вариантах, может быть сформирован слоистый материал, имеющий показатель по маслу больше или равный примерно 5 или больше, или равный приблизительно 6. Следует понимать, что другие покрытия, такие как водоотталкивающие покрытия, могут быть нанесены на один или несколько текстильных слоев воздухопроницаемого тканевого слоистого материала, включая гидрофобную или олеофобную обработку или покрытие.

Текстильный слой, прикрепленный к пористой мембране тканевого слоистого материала, является воздухопроницаемым и может содержать тканый, трикотажный или нетканый материал, который может содержать такие материалы, хлопок, вискоза, нейлон, полиэфир, и их смеси, но не ограничивается только указанным. Возможно желательно иметь или внешний, или внутренний текстильный слой, прикрепленный к пористой мембране, или внешний, а также внутренний текстильный слои, прикрепленные с обеих сторон пористой мембраны. Масса текстильного слоя конкретно не ограничивается, за исключением случаев, предусмотренных изобретением. При необходимости, масса может составлять приблизительно от 10 до 700 г/м² (грамм на квадратный метр). В других вариантах масса текстильного слоя может составлять от 10 до 500 г/м², или от 10 до 200 г/м².

Один или несколько текстильных слоев (12, 16) могут быть связаны с пористой мембраной с помощью прерывистых соединений (29), как показано на фигурах 2 и 3. Любой подходящий способ может быть использован для соединения внешнего текстильного слоя, внутреннего текстильного слоя, и пористой мембраны, например, глубокое ламинирование, соединение плавлением, клеевая сетка, адгезионное связывание с помощью спрея, и тому подобное. Когда используется глубокое ламинирование, клей может наноситься прерывисто с образованием прерывистых соединений, например дискретных точек или клеевой сетки, чтобы склеивать слои вместе, и в то же время поддерживать оптимальную проницаемость воздуха, или транспорт паров влаги, через слоистый материал. В некоторых вариантах изобретения может быть использовано покрытие клеем поверхности приблизительно от 5% до 80%.

В некоторых приложениях, таких как одежда, важно, чтобы пористая мембрана обладала достаточной прочностью для использования в конструкциях тканевого слоистого материала, не подвергая риску целостность слоистого материала. Например, когда пористая мембрана представляет собой слоистую структуру, важно, чтобы слои мембраны сохраняли целостность во время использования и ухода. Одним из показателей целостности структуры является Z-прочность мембраны в направлении толщины. Неожиданно, было обнаружено, что пористые мембраны, произведенные в соответствии с предложенными в изобретении способами, имеют высокую Z-прочность в направлении толщины мембраны. В одном варианте изобретения может быть полезно, чтобы тканевый слоистый материал содержал пористую мембрану, которая имеет Z-прочность приблизительно больше чем 18 Н при испытании в соответствии с методом, описанным в настоящем изобретении. В других вариантах Z-прочность пористой мембраны составляет приблизительно больше чем 25 Н, больше чем 35 Н, или примерно от 20 Н до 70 Н, или примерно от 25 Н до 70 Н при испытании в соответствии с методом, описанным в настоящем документе.

В некоторых вариантах осуществления было обнаружено, что желательно конструировать изделие с тканевым слоистым материалом по изобретению, чтобы область пористой мембраны, имеющая более открытую структуру, например, которая определяется путем сравнения плотности узлов на каждой поверхности мембраны, была расположена в направлении источника загрязнения. Таким образом, в одном варианте конструируют предмет одежды, который включает тканевый слоистый материал, содержащий ламинированный текстиль с асимметричной пористой мембраной, имеющей более высокую плотность узлов в первой области мембраны, чем во второй области пористой мембраны. В дополнительном варианте изобретения предмет одежды сконструирован таким образом, что область пористой мембраны с пониженной плотностью узлов ориентирована в направлении тела потребителя, обеспечивая сопротивление загрязнению, например, от кожного сала.

В одном альтернативном варианте может быть сформирован воздухопроницаемый тканевый слоистый материал, который содержит, по меньшей мере, один текстильный слой, прикрепленный к асимметричной пористой мембране, которая содержит, по меньшей мере, два пористых слоя мембраны, имеющих различные микроструктуры, при этом пористые слои мембраны соединяются вместе на поверхности раздела с помощью прерывистого слоя клея. В еще одном варианте, тканевый слоистый материал содержит асимметричную пористую мембрану, которая содержит, по меньшей мере, три пористых слоя мембраны, соединенных между собой прерывистым слоем клея на поверхности раздела, при этом микроструктура внешних слоев мембраны имеет более крупные поры, или более открытую пористую структуру, чем пористый слой мембраны между ними.

В некоторых вариантах изобретения тканевый слоистый материал, содержащий асимметричную пористую мембрану, может быть использован в качестве только части предмета одежды, например, путем включения одной или нескольких вставок в одежду. Воздухопроницаемый тканевый слоистый материал можно использовать в качестве вставки, где воздухопроницаемость тканевого слоистого материала предоставляет потребителю больше комфорта, сохраняя при этом устойчивость к проникновению загрязняющих веществ. Как показано на фигуре 1, вставки (75) изображены как часть одежды (10).

В некоторых вариантах изобретения тканевый слоистый материал имеет входное давление жидкости больше чем примерно 70 кПа для жидкости, имеющей поверхностное натяжение около 31 дин/см, при испытании в соответствии с методом, описанным в настоящем изобретении.

Тканевые слоистые материалы, описанные в изобретении, являются воздухопроницаемыми, имеющими число Герли менее 200 секунд, или менее чем 150 секунд, или менее чем 100 секунд, при испытании в соответствии с методом, описанным в настоящем документе. В некоторых вариантах может быть желательно, чтобы тканевый слоистый материал, который имеет число Герли больше чем 10 секунд, когда желательно иметь хороший поток воздуха, чтобы обеспечить комфорт для владельца при сведении к минимуму попадание, например, воды или загрязнений через тканевый слоистый материал. В других вариантах изобретения может быть под