CN101616611A - 防风防水透气的接缝制品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了防水透气的非纺织接缝制品，其具有高度耐久性并可使穿戴者具有高度灵活性，同时具有制品强度。本发明尤其感兴趣的是在灵巧的手覆盖物和舒适的脚覆盖物中的使用。

Description

防风防水透气的接缝制品
相关申请的交叉引用
本发明是2004年11月24日体检的共同拥有且共同待批的USSN10/998,070的部分继续。
发明领域
本发明一般涉及防水透气的接缝制品，它具有高度耐久性并可使穿戴者具有高度灵活性，同时具有制品强度。本发明尤其感兴趣的是在灵巧的手覆盖物和舒适的脚覆盖物中的使用。
发明背景
防水透气制品被用于各种目的，例如户外活动、运动项目、滑雪、骑脚踏车、军事行动和救火行动。接缝制品如手套可以是防水的，因为其外层材料是防水的。或者，这种手套也可通过现有构造技术水平而防水，其中，外层材料透气且透水，另一由防水且水蒸汽可渗透的功能层材料构成的层位于外层材料的背面(通常成为手套衬垫)。一些适合用作这种功能层的材料包括：PTFE，具有亲水浸渍试剂和/或层的膨胀型PTFE；透气的聚氨酯层；或弹性体，例如它们的共聚醚酯和层压物。
由于对这类制品的广泛保护性要求，它们通常由典型地附在手套外围的多层材料组成。通常，手套厚度的增加与触感和灵巧性的损失直接相关。采用薄层手套结构或者用粘性或握持型材料处理手套表面，例如施加在手套手指和手掌区域外表面上的低模量聚合物涂层，传统上可改善触感和灵巧性。然而，当应用于超过10密耳(mil)厚的手套时，这些涂层显示诸如缺乏指尖感觉和控制的不足。进行了一些尝试以提高触感和灵巧性；但是，成功是有限的。
寻找可替代厚度的热塑薄膜结构，其中，所有衬垫或接缝由热塑薄膜组成。不幸地，这些厚的聚氨酯接缝本质上是刚性的，使其不适合用作手套衬垫。此外，这些厚的聚氨酯薄膜实际上不透气，也使其不宜用于大多数手套或服装应用。
美国专利5,325,541描述了一种防水罩袜(oversock)，它包括由防水、水蒸汽可渗透、基本不可拉伸的织物组成的内衬，其中，所述防水、水蒸汽可渗透的内衬织物是可热密封的。
美国专利5,981,019描述了一种复合膜材料，优选地包含层压到背衬材料上的多孔膨胀型聚四氟乙烯(PTFE)薄膜。
美国专利5,036,551描述了一种弹性体复合织物，它具有层状结构，由微孔聚合膜、水蒸汽可渗透的聚合物以及弹性体热塑非纺织材料组成。弹性体复合材料织物提供水蒸汽可渗透的屏障性质，可在服装制品和顺应另一物品的其它制品中使用。
虽然进行了不断地尝试，以产生薄层、更灵巧和耐久的防水、非纺织接缝制品，在符合所有上述需要方面没能取得成功。
本发明解决了本领域多层非纺织接缝结构的长期感觉需要，所述多层非纺织接缝结构能够形成柔性制品而无需折叠或折褶技术。本发明提供了防水、薄层、透气、非纺织接缝制品，尤其适合用作手套系统中灵巧的手部覆盖衬垫，或者可单独用作手覆盖物。本发明具有以下附加优点：是坚固的，在商业工厂中组装而不损伤以及在野外使用中持久防水。
发明概述
本发明提供了一种接缝制品，所述制品包括：包含第一微孔聚合物层和第一热塑聚合物层的第一非纺织材料；包含第二微孔聚合物层和聚合物层的第二非纺织材料；以及将所述第一非纺织材料连接至所述第二非纺织材料的接缝，其中，所述接缝的刚度小于25克/英寸(g/in)，强度大于4磅/线性英寸(pli)。接缝制品显示意外的防水性和耐磨性。
本发明还提供了一种接缝制品，所述制品包括：包含第一微孔聚合物层和第一热塑聚合物层的第一非纺织材料；包含聚合物层的第二非纺织材料；以及将所述第一非纺织材料连接至所述第二非纺织材料的接缝，其中，所述接缝的刚度小于25g/in，强度大于4pli。
本发明还提供了一种接缝制品，所述制品包括：包含第一微孔聚合物层和第一热塑聚合物层的第一非纺织材料；包含第二微孔聚合物层和聚合物层的第二非纺织材料；以及将所述第一非纺织材料连接至所述第二非纺织材料的接缝，其中，采用ASTM测试方法D3886，所述第一非纺织材料在大于63次循环后显示防水性和耐磨性。
本发明还提供了一种手套系统，所述系统包括：外壳材料，它具有手进入开口侧，一边缘位于手进入开口侧上；和衬垫，它包括：包含微孔聚合物层和第一热塑聚合薄膜层的第一非纺织材料；包含微孔聚合物层和第二聚合薄膜层的第二非纺织材料；以及将所述第一非纺织材料连接至所述第二非纺织材料的接缝，其中，所述接缝的刚度小于25g/in，强度大于4pli，其中，所述手套衬垫的尺寸适宜以可插入地接受在各自的外壳内。
本发明还提供了一种手套系统，所述系统包括：外壳材料，它具有手进入开口侧，一边缘位于手进入开口侧上；和衬垫，它包括：包含微孔聚合物层和第一热塑聚合薄膜层的第一非纺织材料；包含微孔聚合物层和第二聚合薄膜层的第二非纺织材料；以及将所述第一非纺织材料连接至所述第二非纺织材料的接缝，其中，所述接缝的刚度小于25g/in，强度大于4pli，其中，所述手套衬垫的尺寸适宜以可插入地接受在各自的外壳内，并且，采用ASTM测试方法D3886，所述衬垫的第一非纺织材料在大于300次循环后显示防水性和耐磨性。
附图简要说明
图1显示了手套衬垫顶面的剖视图，描绘了各层的取向。
图2显示了通过粘合剂层粘附于微孔聚合物层的热塑聚合物层的截面图。
图3显示了通过粘合剂层粘附于微孔聚合物层的热塑聚合物层的截面图。
图4显示了通过连接两相同的非纺织材料形成的防水密封边缘的截面图。
图5显示了通过连接两不同的非纺织材料形成的防水密封边缘的截面图。
图6显示了通过连接两非纺织材料形成的防水密封边缘的截面图，其中，接缝由热塑聚合物层与微孔聚合物层密封形成，从而形成界面层。
图7显示了用三个主要层构建的手覆盖系统，其中，一绝缘层匹配入防水透气衬垫，衬垫再匹配入本发明手覆盖物的外壳中。
图8显示了通过粘合剂粘附于微孔复合材料层的热塑性聚合物层的阻挡形成性非纺织材料的截面图。
发明详述
本发明提供了适用于制备防水、透气接缝制品的材料，可用作手覆盖物、手套系统的衬垫、脚覆盖物和其它服装。
在本申请中，除非另有说明，认为以下术语具有下面所述的涵义：
“粘附”或“粘附在一起”指聚合物材料(例如膨胀型PTFE薄膜)和纺织材料通过合适的粘结介质连接在一起。粘结介质可以是粘合剂点，以连续网格图形施加的粘合剂，以连续线条形式施加的粘合剂，连续透气的粘合剂层，融合粘结表面，或提供所需层之间粘附的任何其它材料。
“ASTM测试方法D3886”-在本专利中，ASTM测试方法D3886指将0号金刚砂纸多向模式用作所述第一非纺织材料的磨料的方法；其中，通过可充气的隔膜片将第一非纺织材料保持在固定位置，对所述隔膜片施加4psi压力，磨料施加1磅负载。为了比较结果，使用来自马萨诸塞州诺顿研磨剂公司的0号金刚砂纸(Norton Abrasives Worchester，MA A621EmeryGrit:0；零件号662611 01290)。
“透气”指材料的湿汽透过率(MVTR)至少约为1,000(克/(平方米2)(24小时))。
“复合材料”指由两个或多个部分形成的材料。例如，复合材料可由多层化合物形成，其中，各层通过合适的粘结方式连接在一起。本发明复合材料不需要任何纺织层。
“灵巧性”指用手快速和巧妙地进行困难动作，或加快操作速率的能力。灵巧的手套能够进行困难动作而无需除去手套。
“膨胀型PTFE”或ePTFE用于表示包含微孔结构PTFE的膜，其中，存在由PTFE原纤维互相连接形成的PTFE节点。膨胀型PTFE的基本结构和性质在许多参考文献中有描述，包括美国专利3,953,566；3,962,153；4,096,227；和4,187,390，所有参考文献通过引用包括在此。
“衬垫”指接缝制品能提供给使用者屏障保护作用以防止有毒和/或无毒流体污染皮肤。衬垫可为接缝制品提供防水性和/或透气性。衬垫的一个例子是插入外壳和穿戴者手之间的手套层，给穿戴者的手提供保护。
“界面层”指通过连接两个聚合物层形成的层。例如，在本发明中，通过用微孔聚合物层密封热塑聚合物层来形成界面层，从而形成加热可使热塑聚合物层与微孔聚合物层共混合的界面层。
“层压品”-本发明中，“层压品”表示包含典型地粘合在一起的聚合物层和至少一个纺织层的复合材料。
“微孔”用于表示由微观孔组成的连续材料层。本发明优选使用具有开口互连微观孔隙微细结构的微孔聚合物膜。其具有空气可渗透性，以及同样地，赋予而不是削弱水蒸汽渗透性。所用微孔膜的厚度典型地为5-125微米，最优选约为5-40微米。有用的微孔膜材料聚合物包括：塑料聚合物以及弹性聚合物。合适的聚合物的例子包括：聚酯、聚酰胺、包括聚丙烯和聚酯的聚烯烃、聚酮、聚砜、聚碳酸酯、氟聚合物、聚丙烯酸酯、聚氨酯、共聚醚酯、共聚醚酰胺等。优选的聚合物是塑料聚合物。最优选的微孔聚合物膜材料是膨胀型微孔聚四氟乙烯(PTFE)。这些材料的特征在于，开口互连微观孔隙的多样性、高孔隙体积、高强度、柔软、弹性、稳定的化学性质、高水蒸汽转移以及显示良好的污染控制特性的表面。美国专利3,953,566和美国专利4,187,390描述了这种微孔膨胀型聚四氟乙烯膜的制备，其内容通过引用包括在此。
“触感”指被感觉或被碰触的能力以及对触觉刺激的反应性。例如，触觉手套允许指尖感觉和控制。
“热塑”指材料能够通过升高温度重复变软和通过降低温度变硬。指加热后将经历基本物理变化而非化学变化，并且在软化相时可通过模制或挤压法形成制品、或融合粘结至其它材料的材料。
“纺织品”用于表示采用合成纤维、天然纤维、或合成纤维与天然纤维混合物的机织、针织、或非纺织材料。
进行如下防水测试来确定“防水”：采用低进水压的改良Suter试验设备测试材料或复合材料(或接缝平面材料或复合材料)的防水性。水压迫由两个钳夹排列的橡胶垫圈密封的约4.25英寸直径的样品区。样品敞开于大气条件中，并且操作者可见。通过连接水库的泵使样品上的水压增加至约1psi，如合适的计量器所指示和直通阀所调节的那样。测试样品呈一定角度，并且水再循环以确保水接触而非空气抵靠于样品下表面。肉眼观察样品上表面3分钟，是否出现水被迫通过样品。表面上可见的液体水可解释为渗漏。3分钟内无可见液体水，即给出通过或防水级别。通过该测试是本文所用的“防水”定义。
使用“全手套渗漏试验”(WGLT)来确定手套的抗水性。全手套渗漏试验仪是将空气压力施加到成品(全)手套内部以检测防水组件中的孔的装置。该试验在美国专利4,776,209中提及，该专利参考包括在此。渗漏通过的空气被看作来自水库的气泡。该试验是非破坏性的。具体地说，空气压力设定在2psig下进行该试验。
在一个实施方式中，本发明提供一种接缝制品，该制品包括：包含第一微孔聚合物层和第一热塑聚合物层的第一非纺织材料；包含第二微孔聚合物层和聚合物层的第二非纺织材料；以及将所述第一非纺织材料连接至所述第二非纺织材料以形成制品的接缝。意外地，接缝显示刚度小于25g/in。希望刚度小于25g/in以提供接缝制品优良的灵巧性。甚至更意外地，接缝显示强度大于4pli。认为大于4pli的接缝强度能提供野外使用和制造容易的足够耐久性。
第一非纺织材料由粘附于第一热塑聚合物层的第一微孔聚合物层组成。第二非纺织材料包含第二微孔聚合物层和聚合物层。在另一个实施方式中，第二非纺织材料可以仅包含一个聚合物层。
第一非纺织材料和第二非纺织材料可共享某些相似的性质或显示相互独立的性质，包括但不限于：透气性、防水性、耐磨性和防风性。
例如，第一非纺织材料和第二非纺织材料可都具有透气性。第一非纺织材料和第二非纺织材料可都具有防水性。在某些希望的实施方式中，第一非纺织材料和第二非纺织材料透气且防水。这些材料性质可部分地依赖于为所需应用而选择的材料。
在本发明的另一方面，第一非纺织材料和第二非纺织材料显示不同的性质。例如，第一非纺织材料或第二非纺织材料显示透气性和/或防水性。
在本发明一个优选的实施方式中，至少一个微孔聚合物层包含膨胀型聚四氟乙烯。在本发明又一个更加优选的实施方式中，第一非纺织材料的微孔聚合物层和第二非纺织材料的微孔聚合物层都包含膨胀型聚四氟乙烯。
在本发明一个优选的实施方式中，第一热塑聚合薄膜层包含热塑聚氨酯。
将所述第一非纺织材料连接至所述第二非纺织材料的接缝具有显著的柔性，接缝刚度小于25g/in且强度大于4pli。应注意接缝比先前获得的持久防水的接缝更加柔软且更加柔韧。
如本领域技术人员所容易理解的那样，形成所述接缝的合适的密封方式的例子包括但不限于：脉冲密封、射频密封、超声波焊接、微波焊接、热密封。在一个优选的实施方式中，接缝是通过焊接工具构建的热焊缝。在接缝的热焊缝构建期间，第一微孔聚合物层或所述第二微孔聚合物层用作隔离剂以防止层与焊接工具接触时发生的粘连。
在本发明的另一方面，接缝制品显示令人意外的耐磨性。例如，采用ASTM测试方法D3886，至少第一非纺织材料在大于63次循环后还显示防水性和耐磨性。在一个优选的实施方式中，至少第一非纺织材料在大于300次循环后显示耐磨性。
提供了图1-7来阐述本发明。图1显示了本发明手套衬垫5形式的接缝制品。使手套衬垫5成形并包括：包裹穿戴者手指的手指部分6，覆盖穿戴者手背的背部(未示出)，包裹穿戴者大拇指7的拇指部分，覆盖穿戴者手掌的手掌部分，包裹穿戴者手腕的袖口部分，以及手进入开口70，穿戴者通过手进入开口70将手滑入手套衬垫5。这些图所显示的手指部分6具有四个独立的指套。露指手套或两截式手套(两个独立的指套)同样地适合而不偏离本发明的原理。
手套衬垫5由第一非纺织材料10和第二非纺织材料20形成。第一非纺织材料10和第二非纺织材料20通过合适的密封方式围绕所需外周连接以形成接缝30。优选接缝是防水密封边缘。提供开口70以允许穿戴者的手进入手套衬垫。
第一非纺织材料片10形成手套衬垫5的一面，与手套衬垫5的手掌或前侧的第一手掌部分11以及拇指部分7的第一拇指面12。第二非纺织材料片20形成手指部分的相对面，拇指部分的第二拇指面以及手套衬垫5背面的第二手掌部分。这样，手套衬垫的手掌部分由粘结在一起的第一非纺织材料片10的第一手掌部分11和第二非纺织材料片20的第二手掌部分形成，如参考其它图后文所述。
手套衬垫5的拇指部分7具有拇指尖8、邻近手指部分的拇指部分侧面上的指侧拇指外缘9、以及手套衬垫5径向侧面上的径向侧拇指外缘3。拇指部分7由第一非纺织材料片10的第一拇指面12和第二非纺织材料片20的第二拇指面形成。手指部分6具有手套衬垫5的径向侧面上的手指径向侧面4和手套衬垫5的尺骨侧面上的手指尺骨侧面2。分叉31位于拇指部分7和手指部分6之间。因此，分叉31位于手指径向侧面4与指侧拇指外缘9相遇的位置。手套衬垫5的袖口部分75(存在于背片和尺骨片上)邻近手套衬垫5的手进入开口70，具有在手套衬垫5的尺骨侧面上的尺骨侧袖口外缘85。
如图2所示，第一非纺织材料10由粘附于第一热塑聚合物层60的第一微孔聚合物层40组成。第一微孔聚合物层40和第一热塑聚合物层60可通过粘合剂50粘连。类似地，如图3所示，第二非纺织材料20由粘附于聚合物层80的第二微孔聚合物层45组成。第二微孔聚合物层45和聚合薄膜层可通过第二粘合剂55粘连。粘合剂层，包括粘合剂50和第二粘合剂55，可根据所需的结果以连续或不连续方式施涂。如果需要透气的制品区域，粘合剂层必须是透气的连续粘合剂或不连续粘合剂。透气的粘合剂指亲水粘合剂。选择透气的亲水粘合剂以提供高水蒸汽透过以及各层间的良好粘连。透气粘合剂的例子包括但不限于：聚醚型聚氨酯和湿态固化聚醚型聚氨酯。需要时粘合剂层可还包括填充物。不连续粘合剂可以透气或不透气的。施加不连续粘合剂层使微孔聚合物层粘附于聚合物层或热塑聚合物层可通过许多方法实现，这些方法包括但不限于，丝网印刷、凹版印刷和喷雾，都是本领域技术人员已知的。
微孔聚合物层40和45可由相似或不同的材料构成，如图2和3所示。微孔聚合物层可包含膨胀型PTFE，由热塑聚合物制成的微孔薄膜，由热固聚合物制成的微孔薄膜以及由弹性聚合物制成的微孔薄膜。合适的聚合物的例子包括：聚酯、聚酰胺、包括聚丙烯和聚酯的聚烯烃、聚酮、聚砜、聚碳酸酯、氟聚合物、聚丙烯酸酯、聚氨酯、共聚醚酯、共聚醚酰胺等。优选的微孔聚合物材料是微孔膨胀型PTFE。一般来说，微孔聚合物层的厚度可变化。
本发明中使用的微孔聚合物层任选地可涂覆一种或多种附加的连续聚合物层，例如粘合剂或憎油层。对于透气结构，所用连续聚合物层是亲水聚合物。亲水层选择性地通过扩散运输水，但不支持压力驱动的液体或空气流。这种特征通过作为所有尺寸污染物的屏障的作用，而赋予屏障层并进一步赋予由其制备的制品，如袜子或手套，良好的污染控制特性。而且，材料的水蒸汽透过特征可实现穿戴者的舒适性。优选地，至少一个微孔聚合物层40或45包含膨胀型聚四氟乙烯。
热塑聚合物层60可包括：热塑聚氨酯薄膜、硅氧烷薄膜、共聚醚酯薄膜、共聚醚酯酰胺薄膜，独立地或组合地或其它合适的连续蒸汽可渗透聚合物。优选地，热塑聚合物层包括连续的水蒸汽可渗透聚合物聚氨酯，尤其是含有氧乙烯单元的物质，例如美国专利4,532,316所述。
热塑聚合物层60可以是单片(monolithic)或微孔的。应选择采用特定的聚合物类型以使其粘结温度在制备密封接缝30所需的范围内，如图4所示。热塑聚合物的熔点宜低于微孔聚合物的熔化或降解温度。
优选粘结温度在50℃到200℃之间的热塑聚合物。本发明中可使用较高粘结温度的热塑聚合物，只要其粘结温度低于约400℃，在该温度下微孔膜材料如膨胀型PTFE开始变软或熔化。使用热塑聚合物可围绕所需外周加热图形而将图形材料片焊接在一起。
热塑聚氨酯薄层尤其有用，因为它们可产生弹性、易延展、柔软的复合材料层，并进一步产生包含这些复合材料的更加灵巧和有触感的手套。希望热塑聚合物层的厚度小于2mil，甚至更优选小于1.5mil，在一个最优选的构造中，小于或等于1mil。热塑聚氨酯薄膜可从技术人员已知的许多来源获得。一个优选的实施方式采用单片式热塑聚氨酯作为第一热塑聚合物层60。
如图4所示，根据本发明可采用两个相对的相同非纺织材料层来构建接缝制品，以使接缝制品的相对面由相同的材料组成。如图4所示，第一非纺织材料10由第一微孔聚合物层40和第一热塑聚合物层60组成。第一微孔聚合物层40和第一热塑聚合物层60可透过粘合剂50粘连。为了显示类似组件的阐述简单，图4显示了由元件40、50和60组成的两层。两个相同的热塑聚合物层60的取向使其相互接触。这样，两个热塑聚合物层通过接缝30连接，接缝30具有使用热焊接缝构建的防水密封边缘。然而，根据所需应用也可使用任何其它合适的接缝。当使用由相同材料组成的第一非纺织材料10和第二非纺织材料实践本发明时，制品的组成和品质整体均一。然而，阅读本说明书应理解，要求存在所有描述的第一非纺织材料10和第二非纺织材料20的元件来实践本发明。因此，第一微孔聚合物层40和第二微孔聚合物层45由相同的材料组成是可能的。此外，第一热塑聚合物层60和聚合物层包含相同的材料是可能的，如果需要整个制品为均一结构，使用与第二粘合剂层55相同的粘合剂层50来粘结各层是可能的。
图5显示了通过如图2所示的复合材料片层与如图3所示的复合材料片层连接而形成的防水密封边缘或接缝30的截面图。因此，如图5所示，接缝制品由不同的非纺织层组成。如图5进一步所示，第二非纺织材料由其构成与第一非纺织材料的第一微孔聚合物层40不同的第二微孔聚合物层45组成。并且，第一热塑聚合物层60的构成与聚合薄膜层80的构成不同。技术人员根据接缝制品的指定应用，可能希望在第一非纺织材料10和第二非纺织材料20中使用不同的材料。类似地，技术人员可选择在制品的不同区域使用不同的粘合剂或粘合剂施加方法。注意，这是重要的，虽然要求热塑聚合物在第一非纺织材料中存在，但不要求这种热塑聚合物在第二非纺织材料中存在。只是要求第二非纺织材料包含聚合薄膜层，可以是热塑聚合物或不是。注意，这也是重要的，热塑聚合物可通过接缝30与相对材料的微孔聚合物层或聚合物层相匹配。
如图5所示，第一非纺织材料10和第二非纺织材料20的聚合物层可使用不同的材料。可使用焊缝来粘结第一非纺织材料10和第二非纺织材料20的相对复合材料层。指定作为第二非纺织材料20的复合材料层可由膨胀型PTFE或另一种第二微孔聚合物层45、第二粘合剂层55组成，第二粘合剂层可与将第一微孔聚合物层40连接至热塑层60的粘合剂50相同或不同。任何或所有聚合物层80可与分别位于被指定作为第一非纺织材料10的复合材料层中的层40、50和60所用的材料不同。可选择特定的聚合物层80以赋予第一热塑聚合物层60所不具有的某些具体性质。例如，使用一个第一热塑聚合物层60来形成与不同的第二非纺织材料20的相邻层的粘结，可产生灵巧耐久的衬垫。因此，可选择聚合薄膜层80以赋予第二非纺织材料20所需的特征，同时可选择第一非纺织材料10的第一热塑聚合物层以赋予不同的物理特征，从而提供可根据环境或应用要求有效设计以符合特定使用者要求的接缝制品。
图6显示了接缝制品防水密封边缘的截面图。通过连接两种非纺织材料形成接缝。在这种情况下，热塑聚合物层被密封到微孔聚合物层，从而形成两聚合物层交汇的界面层35。界面层35提供结构强度和耐久性，同时还赋予灵巧性。如本领域技术人员所理解的那样，需要时本发明接缝制品可包括任何形状，可被塑造成衣服衬垫，具体应用所需的手覆盖物或脚覆盖物。并且，被成形为手覆盖物的衬垫可作为手套系统的一体元件，或者可在单独运行应用中用作薄层灵巧的手覆盖物。
图7一般显示了手套系统95。本发明手套系统包括：外壳材料90和衬垫5。衬垫5包括：包含微孔聚合物层和第一热塑聚合薄膜层的第一非纺织材料；包含微孔聚合物层和第二聚合薄膜层的第二非纺织材料；以及将所述第一非纺织材料连接至所述第二非纺织材料的接缝。优选接缝刚度小于25g/in，强度大于4pli，其中，所述手套衬垫的尺寸适宜以可插入地接受在各自的外壳内。手套系统可还包括绝缘体或绝缘层92。在一些应用中，希望包括位于或排列在外壳材料内部的手套衬里，其中，所述手套衬垫位于手套衬里和外壳材料之间。
在一个优选的实施方式中，手套系统的衬垫是透气的。在一个更加优选的实施方式中，采用ASTM测试方法D3886，手套系统衬垫的第一非纺织材料在大于63次循环后显示防水性和耐磨性。更加优选，衬垫的第一非纺织材料在大于300次循环后显示防水性和耐磨性。
手套的防水性可采用上述全手套渗漏试验来测定。
形成外壳材料并成形为包括一进入开口如手进入开口侧，且外壳边缘位于手进入开口侧上。如上所述，手套衬垫包括：包含微孔聚合物层和第一热塑聚合薄膜层的第一非纺织材料；包含微孔聚合物层和第二聚合薄膜层的第二非纺织材料；以及将所述第一非纺织材料连接至所述第二非纺织材料的接缝。所述接缝的刚度小于25g/in，强度大于4pli。手套系统可任选地包括绝缘层。优选外壳材料是防水的。手套系统还可任选地包括与外壳内部的所述手进入开口最接近设置的袖套，它具有下袖缘和上袖缘，所述下袖缘被设置在低于外壳边缘预定次长的外壳内部并连接于该边缘，所述上袖缘凸起超出外壳边缘预定过长；其中，所述下袖缘在外壳边缘下方直接连接至外壳。所述下袖缘可通过防水粘合剂接缝粘着地连接至外壳；通过经防水接缝密封带密封于内部袖套的缝合接缝附连于外壳，或通过任何其它合适的方式附连。在一个所需的实施方式中，外壳材料可具有内部衬里层。手套衬垫和手套衬里被设置在外壳材料内部，其中，所述手套衬垫位于手套衬里与外壳材料之间。如本文所用，“手套系统”表示至少一个手套外壳90和衬垫5。手套系统也可任选地包括绝缘层90(如图所示)和/或额外的内部衬里(未示出)。绝缘层或内部衬里典型地包括绒头或起绒纺织层以提供保温优点。应理解，绝缘层92可由具体应用所需的任何材料制成。并且，手套衬垫5可包含作为手套系统95的一体元件，或者可单独使用。手套衬垫由包含微孔聚合物层和第一热塑聚合薄膜层的第一非纺织材料；以及包含微孔聚合物层和第二聚合薄膜层的第二非纺织材料组成。接缝将第一非纺织材料连接于第二非纺织材料，意外地，接缝刚度小于25g/in，强度大于4pli。当在手套系统中使用时，手套衬垫由第一非纺织材料10组成的第一手部成形部分和其尺寸与第一手部成形部分匹配的第二非纺织材料20组成的第二手部成形部分所限定，第一和第二手部成形部分相互缝合，形成具有多个手指护套、一拇指护套、一手掌部分和一手背部分的手覆盖物。在手套系统还包括绝缘层92的实施方式中，手套在使用中，绝缘层位于穿戴者手部和手套衬里之间。当衬垫用作手套系统的一体元件时，衬垫尺寸适宜以可插入地接受在各自手套外壳内。手套外壳或外壳90可由任何合适的材料形成，这些材料包括但不限于：针织、机织或非纺织材料、皮革、复合材料织物或任何其它合适的材料。手套外壳可按照任何合适的图案形成，例如但不限于：卡氏切割图案(Clute Cut Pattern)、耿氏切割图案(Gunn Cut Pattern)或弗氏图案(Fourchette Pattern)。如图1和7所示，手套系统10可包括以下任何部分：手掌部分11、手指部分6、拇指部分7或向内面向穿戴者的手进入开口70。虽然所示的手套系统5是常规手套系统，在一定意义上，它包括适合于人手的各个手指的独立手指护套和拇指护套，应理解，本发明内容可应用于少于四个手指护套但至少有一个的其它手套系统。此外，手套系统5可具有邻近袖口部分75的弹性产生区域(未示出)，以提供手套系统与穿戴者手腕的紧密接触。
如图8所示，可用于制备阻挡保护性衬垫的非纺织材料由经连续或不连续的粘合层50粘附于第一微孔层40而形成的复合材料的热塑性聚合物层60形成。该非纺织材料与一种或多种其他非纺织材料相匹配而形成具有阻挡性质的制品。
上文所述及图8所示的微孔聚合物层40可以是包括两种或更多种微孔材料的复合材料微孔聚合物层。该复合材料可以是通过将不同材料层压或者通过其他组合技术形成的。微孔聚合物层的常用复合材料可包括一种或多种以下材料层：PTFE，膨胀型PTFE，热塑性聚合物形成的微孔薄膜，热固化聚合物制成的微孔薄膜，以及弹性体聚合物制成的微孔薄膜。其他合适的聚合物的例子包括：聚酯，聚酰胺，聚烯烃，包括聚丙烯和聚酯，聚酮，聚砜，聚碳酸酯，氟聚合物，聚丙烯酸酯，聚氨酯，共聚醚酯，共聚醚酰胺等。优选的微孔聚合物材料是微孔膨胀型PTFE。通常，微孔聚合物层的厚度可以不同。
虽然本发明各种变化形式对本领域技术人员是显而易见的，明确指出在接缝制品的一些实施方式中，第一热塑聚合薄膜层可包含热塑聚氨酯。第一非纺织材料的第一微孔聚合物层和第二非纺织材料的微孔聚合物层可都包含膨胀型聚四氟乙烯。
在一个实施方式中，使用粘合剂50将膨胀型PTFE层40粘附于热塑层60，以形成第一非纺织材料10的复合材料层。可按照个体应用的需要来调节第一非纺织材料10和第二非纺织材料20的复合材料层的取向。例如，当形成穿戴者手背需要与手掌不同保护水平的手覆盖物时，第一非纺织材料10和第二非纺织材料20的层可这样取向，使第二非纺织材料20与向外取向的聚合薄膜层相反，聚合薄膜层远离第一非纺织材料10的第一热塑聚合物层60的粘结表面。唯一的限制是，至少一个热塑聚合物层必须朝着匹配的复合材料层取向。在这些实施方式中，将第一非纺织材料10和第二非纺织材料20的复合材料层通过如上所述的防水密封的接缝30围绕外周密封时，可产生防水、灵巧、耐久的非纺织手套衬垫。
基于最终应用所要求的屏障性质，选择特定的第一热塑聚合物层60。本发明的关键在于，要求接缝制品包含至少一个热塑聚合物层。当密封于匹配表面时，热塑聚合物层能够形成柔软但足够坚韧的接缝。在本发明的一些实施方式中，可存在一个以上的热塑聚合物层。根据本发明制备的手覆盖物适合在包括外壳、衬垫和衬里的手套系统和手覆盖物系统中用作衬垫。手覆盖物还可以用作适合于手覆盖物的单独运行非纺织手套应用，从而通过适当的材料选择满足各种应用的需要。例如，没有任何外壳或衬里的手覆盖物可用作仅由第一非纺织材料和第二非纺织材料层制成的清洁空间手套。这样一个例子是根据本发明内容制备的膨胀型PTFE和热塑聚氨酯的组合使用。
如下表1所示，发现本发明制品柔韧、薄而坚固，从而形成灵巧且耐久的手套。
表1-接缝性质比较
  测定的接缝性质 本发明  A-TPU非纺织衬垫(使用1mil TPU薄膜 B-2层非纺织/ePTFE/PU C-3层非纺织/ePTFE/PU D-ePTFE衬垫 E-2层针织/TPU层压
  厚度(mil) 5.0 2.0 14.0 22.0 3.8 20.5
  强度(pli) 4.5 0.8 6.9 12.6 3 12
  刚度(g/in) 11 3.8 30 91 11 44
表1比较了本发明透气非纺织衬垫与(A)聚氨酯薄膜衬垫；(B)2层膨胀型PTFE/聚氨酯/非纺织纺织层压衬垫；(C)3层非纺织纺织/膨胀型PTFE/聚氨酯/非纺织纺织层压衬垫；(D)美国专利4,814,412所述的通过融合粘结复合材料制备的膨胀型PTFE/聚氨酯衬垫；(E)2层针织纺织/聚氨酯层压衬垫。
本发明一个额外的意外品质是所得接缝的柔韧性。对实施例1的实施方式与表1所述相同对比产品的平面薄膜性质进行比较，包括厚度、MVTR和耐磨性，结果如表2所示。数据的比较清楚表明，本发明提供了比所有测试的对比衬垫，包括具有纺织层的衬垫，显著更高的耐磨性。
表2-基层性质比较
测定的薄膜性质 本发明   A-仅TPU薄膜衬垫(使用1milTPU薄膜 B-2层非纺织/ePTFE/PU C-3层非纺织/ePTFE/PU D-涂覆的仅ePTFE衬垫 E-2层针织/TPU层压
  厚度(mil) 2.5 0.8 6.5 12 1.3 11
  MVTR(g/cm2/24h) 9,900 12,000 8,400 7,000 10,600 6,400
  耐磨性(循环) 1750 25 375 700 63 1000
样品A刚度最低，但接缝强度不足且耐磨性差。类似地，如美国专利4,814,412所述的样品D具有可接受的低刚度和稍微改善的接缝强度；不幸地，样品D的耐磨性和接缝强度比需要的低。令人惊讶地，本发明提供的衬垫或接缝制品具有低刚度接缝、优良的接缝强度透气性和优异的耐磨性。
本发明接缝制品可还包括用粘稠或握持型材料施加于手套表面或单独运行衬垫的装饰、紧固件、处理，例如施加在手套手指和手掌区域外表面的低模量聚合物涂层。
采用以下试验来评价本发明和对比产品的性质和性能：
防水性(初始)
ASTM方法D751程序B描述了测定防水性的试验。在该试验中，钳制样品，施加最少0.7lbs/in2的固定静水压头并保持3分钟。3分钟后无渗漏被认为通过测试，其中，渗漏被定义为在3.5英寸最小直径试验区域内任何地方出现一个或多个液滴。应使用面向外壳的样品侧来测试样品的防水性。
厚度
使用题为“Standard Test Method for Thickness of Textile Materials(纺织材料厚度的标准测试方法)”的ASTM试验方法D1777来测量层压层10和20、对比材料以及密封接缝的厚度。
刚度
使用题为“Standard Test Method for Stiffness of Fabric by the Blade/SlotMethod(通过刀片/狭缝法测量织物刚度的标准测试方法)”的ASTM试验方法D6828来测量表1所示的密封接缝的刚度。该方法包括：将4”×4”的平面材料横跨特定缝隙放置，然后将刀片按压到材料上迫使其移动通过缝隙。对于接缝试验来说，改良该试验方法以使手套接缝沿4”×4”样品的一边运行，在试验期间接缝取向为垂直于刀片。
为实现本专利的目的，使用了以下试验参数：狭缝宽度保持在0.25英寸。横梁(beam)为100克。记录至少四次独立测量结果的平均值。为了测试接缝，获得4”×4”样品，其接缝沿一侧运行。试验期间接缝取向为垂直于穿透刀片。
接缝强度，断裂能量，韧性，模量
使用题为“Standard Test Method for Peel Resistance of Adhesives(T-PeelTest)(粘合剂抗剥离力的标准测试方法(T-剥离测试))”的ASTM测试方法D1876来测量表1所示的接缝断裂强度。将样品切割成6”×1”的大小。采用4”的长度。
MVTR
使用题为“Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials(材料的水蒸气透过性的测试方法)”的ASTM试验方法E96来测量表2所示的材料的透气性。为了实现本专利的目的，使用以下试验参数：水法，倒转杯子(ASTM E96-00的方法部分12.4)；温度＝70+/-2°F；RH+50+/-2％；空气速率＝580英尺/分钟，试验间隔+2小时。面向水的一侧是朝向使用者身体的一侧。在本发明中，使用热塑层一侧。试验所用的密封物是4mil厚的热塑聚氨酯。对于每种材料类型，记录3-5次独立测量结果。具体地说，使用倒转杯子的方法，在样品上方2英寸处测量，自由空气流速率为550±50英尺/分钟。气流在离开任何其它表面至少2英寸处测量，可运行2小时。只在试验开始和结束时获取所得重量测定结果。杯子尺寸为：直径2.5英寸，深2英寸。
耐磨性到防水性
使用题为“Abrasion Resistance of Textile Fabrics(Inflated DiaphragmMethod)(纺织织物耐磨性(溶胀隔板法))”的ASTM测试方法D3886来测量表2所示的材料的耐磨性。具体试验参数是，使用多向模式，0号金刚砂纸作为磨料。[0号金刚砂纸得自马萨诸塞州诺顿研磨剂公司(Norton AbrasivesWorchester，MA A621EmeryGrit:0；零件号662611 01290]
通过磨损材料背向身体的一侧(面向外壳)来测试样品。采用0号金刚砂纸作为磨料以多向模式进行磨损试验。使用无电接触(接地)销的固态橡胶隔膜。隔膜具有无冲击的光滑表面。隔膜膨胀至4＝/-0.25psi。对磨料施加一磅负荷。250次循环，或每次旋转100下双击时，试验结束。每125次循环更换砂纸。一旦完成磨损，使用指定为ASTM D751的水渗透性试验方法来测试样品。
通过将隔膜膨胀至4psi时施加压力。所用隔膜无接触销。对磨料施加1lb的负荷。预定次数的磨损循环后，使用上文所述的ASTM测试方法D751来测试防水性。
抗拉最大负荷与断裂能量
使用题为“Standard Method for Breaking Force and Elongation of TextileStrips(Strip Method)(测量织物带断裂力和伸长的标准方法(条带法))”的ASTM测试方法D5035来测量表1所示的强度。所用具体试验为1”宽的剪割条样法，十字头速率12英寸/分钟。
提供了以下非限制性实施例以进一步阐述本发明：
实施例1-防水、防风、透气的非纺织衬垫
防水、防风、透气的非纺织衬垫的制备过程如下。例如，制备重约25gm/m2，厚约40μ的微孔膨胀型PTFE薄膜。然后，使用以8-10gm/m2的覆盖率施加的透气的聚氨酯粘合剂连续层，将膨胀型PTFE薄膜粘附于厚1mil的单片式热塑聚氨酯薄膜(得自马萨诸塞州南迪菲尔德的迪菲尔德聚氨酯公司(Deerfield Urethane，South Deerfield，MA)，零件号PT1710S)。透气的聚氨酯粘合剂是湿汽固化的聚醚型聚氨酯粘合剂，如美国专利4,532,316所述。
采用凹版印刷法进行层压。然后使多层构建物固化。得到总厚度约2.5mil，平均MVTR约9,900gm/24hr/cm2的制品(符合图2所示)。一旦制备了所需的防水、防风、透气层，通过将两个相对的膨胀型PTFE/粘合剂/热塑聚氨酯复合材料片以手的形式匹配在一起，以制备本发明非纺织手套衬垫。将两个相对的复合材料片叠在一起，热塑聚氨酯表面彼此面对，ePTFE表面在堆叠的顶面和底面向外取向。在约320psi的压力下，使用加热钢模在堆叠顶面施加热，约165℃持续3秒，从而将堆叠中的两片材各自的聚氨酯薄膜层焊接在一起。钢模被构造成手的形状，使得两片材以手的形状被焊接在一起。使用比加热钢模稍微大一些的以手的形状形成的钢尺切割刀片来切割两个经连接的片材。当用渗漏检测器测定时，该手套衬垫是空气不可渗透的，如美国专利4,776,209所述。测得接缝强度约为4.5pli，测得接缝刚度约为11g/in。
然后，采用以下传统手套构建方法，通过将本发明手套衬垫附连于耐磨外壳和内部衬里材料来进一步构建最终手套。翻转衬垫(内部朝外)，粘合剂翼片附连于衬垫聚氨酯薄膜一侧的指尖和袖口。然后，将这些翼片缝合至纺织手套衬里的相应位置。一旦附连于衬里，沿衬里再次翻转衬垫。然后，将粘合剂翼片附连于衬垫ePTFE薄膜一侧的指尖和袖口。翻转手套外壳，然后将粘合剂翼片缝合至外壳内部的相应位置。一旦附连于衬垫，沿衬垫和衬里再次翻转手套外壳。将所有部件的袖口缝合在一起并封闭，形成由外壳、衬垫和衬里组成的最终手套，外壳、衬垫和衬里完整地连接，以防止各层分离。测试最终手套，当用上文所述的空气渗漏检测器在约4lbs/in2压力下测定时，仍然发现防水且防风。
实施例2-不连续的粘合剂应用
如以上实施例1所述制备非纺织衬垫层，但是采用凹版印刷术以不连续方式将透气的聚醚型聚氨酯粘合剂施加至ePTFE薄膜。然后，采用上述相同的衬垫构建方法，使用该非纺织层完成本发明手套衬垫。然后，采用上述相同的手套构建方法，将这些非纺织手套衬垫构建成最终手套。
实施例3-不透气的粘合剂
如实施例2所述制备非纺织层薄膜，但是所用粘合剂是不透气MDI基、湿汽固化聚醚型聚氨酯，如美国专利4,532,316所述，其内容参考包括在此。然后，采用以上实施例1所述相同的衬垫构建方法，用该非纺织层制备本发明完整的非纺织手套衬垫。然后，采用以上实施例1所述相同的手套构建方法，将这些非纺织手套衬垫构建形成最终手套。
虽然详细描述了本发明的一些示例性实施方式，本领域技术人员容易明白，许多改进是可能的而不实质上背离本文所述的新型公开和优点。因此，所有这些改进被包括在本发明的范围内，如所附权利要求书所限定。
实施例4-非纺织衬垫的化学试剂或生物学试剂耐受性
制备如图4和8所示的非纺织衬垫。例如，采用具有三层的薄膜，包括第一微孔膨胀型PTFE薄膜/无孔PTFE薄膜/第二微孔膨胀型PTFE薄膜，形成微孔复合材料层(参见图8)。制备该三层复合材料薄膜，厚度约20μ。然后，以不连续的方式施加不连续的聚氨酯层，经凹版印刷到ePTFE薄膜上，而将该三层PTFE薄膜粘附于厚度1mil(25μ)的单片式热塑性聚氨酯薄膜(得自马萨诸塞州南迪菲尔德的迪菲尔德聚氨酯公司，零件号PT1710S)。聚氨酯粘合剂是水汽固化的聚醚聚氨酯粘合剂，例如美国专利4,532,316所述。
采用凹版印刷工艺进行层压。然后使该多层构建物固化。这可用于制备总厚度约75μ的制品(顺应图4所示)。一旦制得所需的非纺织层，将两个相对的手部形式的材料片匹配在一起可制备本发明的非纺织手套衬垫。两个相对的复合材料片叠在一起，热塑性聚氨酯表面面对面，PTFE薄膜表面在层叠物的顶部和底部向外取向。在约320psi的压力下，用加热钢模对层叠物顶部施加约165℃的热持续3秒，使层叠物中两个材料片各自的聚氨酯薄膜层焊接在一起。钢模被构造成手部形状，使得两个手部形状的材料片被焊接在一起。采用比加热钢模稍大的手部形状的钢尺切割刀片切割两个连接的材料片。如美国专利4,776,209所述，用渗漏检测器测试时，该手套衬垫不可渗透空气。测得接缝强度约为4.0pli，接缝刚度约为24.7g/in。采用ASTM测试方法D3886，超过500个循环后复合材料仍具有耐磨性
根据NFPA 1994(2007)版所述方法测试丙烯腈通过上述材料的渗透速率。
根据针对CBRN恐怖事件(CBRN Terrorism Incidents)2007版的第一响应保护性材料集合的3类NFPA 1994标准，手套衬垫样品通过标准试验，P(60分钟)＝0.077μg/cm2/分钟。
在模块手套系统中使用最终的手套衬垫。例如，穿戴者戴上棉花编织的衬里手套，然后戴上并覆盖本发明实施例的手套衬垫；然后戴上并覆盖手套外壳。然后用全手套渗漏试验在约4lbs/in2的压力下测试最终的手套系统，发现其防水。
虽然详细描述了本发明的一些示例性实施方式，本领域技术人员容易明白，许多改进是可能的而不实质上背离本文所述的新型公开和优点。因此，所有这些改进被包括在本发明的范围内，如所附权利要求书所限定。

Claims (11)

1.一种阻挡性接缝制品，其包括：
(a)包含第一复合材料微孔聚合物层和第一聚合物层的第一非纺织材料；
(b)包含第二复合材料微孔聚合物层和聚合物层的第二非纺织材料；和
(c)将(a)连接至(b)的接缝。
2.如权利要求1所述的接缝制品，其特征在于，所述第一复合材料微孔聚合物层包括至少两层膨胀型PTFE。
3.如权利要求1所述的接缝制品，其特征在于，所述第一非纺织材料和第二非纺织材料是透气的。
4.如权利要求1所述的接缝制品，其特征在于，所述第一非纺织材料和第二非纺织材料是防水的。
5.如权利要求1所述的接缝制品，其特征在于，所述第一非纺织材料和第二非纺织材料透气且防水。
6.如权利要求1所述的接缝制品，其特征在于，所述第一非纺织材料或第二非纺织材料之一透气且防水。
7.如权利要求1所述的接缝制品，其特征在于，采用ASTM测试方法D3886，大于63个循环后所述第一非纺织材料显示防水性和耐磨性。
8.如权利要求7所述的接缝制品，其特征在于，超过300个循环后所述第一非纺织材料显示耐磨性。
9.如权利要求1所述的接缝制品，其特征在于，所述制品是手覆盖物。
10.如权利要求1所述的接缝制品，其特征在于，所述制品是脚覆盖物。
11.一种接缝制品，其包括
(a)包含第一复合材料微孔聚合物层和第一热塑性聚合物层的第一非纺织材料；
(b)包含聚合物层的第二非纺织材料；和
(c)将所述第一非纺织材料连接至所述第二非纺织材料的接缝，其中，采用ASTM测试方法D3886，大于63个循环后所述第一非纺织材料显示防水性和耐磨性。
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