CN103338668B

CN103338668B - 提供适应性绝热的层状结构

Info

Publication number: CN103338668B
Application number: CN201180066283.4A
Authority: CN
Inventors: G·基德勒; S·豪尔; H·保嘉特勒; R·卡瑟曼
Original assignee: WL Gore and Associates GmbH
Current assignee: WL Gore and Associates GmbH
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2031-01-28
Also published as: CA2824065C; CN103338668A; US20140030468A1; RU2542084C1; US9662516B2; RU2013139863A; CA2824065A1; WO2012100839A1; EP2667738B1; KR20140004190A; JP5894190B2; EP2667738A1; JP2014509961A

Abstract

本发明涉及提供适应性绝热的层状结构（10），其包括第一层（12）、第二层（14）、在第一层（12）和第二层（14）之间提供的至少一个空腔（16），空腔（16）被可透过水蒸气且至少暂时性不透气的封套（20）包封；具有非活化构型和活化构型的气体发生剂（18），该气体发生剂（18）适应于响应空腔（16）中温度的升高，从非活化构型变化到活化构型，从而增大空腔（16）内部的气压，第一层（12）、第二层（14）和空腔（16）的排列使得第一层（12）和第二层（14）之间的距离（d）能响应空腔（16）内部气压的增大而增大。

Description

提供适应性绝热的层状结构

本发明涉及提供适应性绝热的结构，具体涉及提供适应性绝热的层状结构。这种层状结构可用于设计织物或纺织品，尤其是用于个人防护设备的应用中，例如服装，如防护服装或其他功能性服装如手套。

防护服或功能性服装通常用于诸如以下应用中：消防、执法、军事或工业作业，这些应用要求保护穿着者免受环境影响，或要求在给定环境条件下提供所需的功能性特征。可能要求服装保护穿着者免受热量、火焰影响，或者免受液体影响。另一方面，希望服装为穿着者提供足够的舒适性从而能按计划完成工作。

提到消防员的服装，作为使用防护服或功能性服装的一项应用，一方面要求这种服装能提供显著程度的绝热以抵抗火焰和热量。这要求服装能有效抑制通过服装从外部到内部的传热。通常要求消防员的服装能提供足够的挠性和透气性，使得消防员在穿着该服装时能有效地完成其工作。这要求服装允许一定程度的通过服装从内部到外部的水蒸气转移（透气性）。

要求消防员服装提供的绝热能在宽范围的环境温度下保持有效；对于极端情况，要求消防员服装能提供足够的绝热，从而在消防员暴露于环境温度可等于或高于约1000℃的火场中的火焰“闪燃(flashover)”时能对其进行保护。在这种情况中，服装的外壳将至少临时性地暴露于约800-900℃的温度。在严重火灾的情况中，当消防员紧密接近火焰时，估计服装的外壳温度高达约350℃。优选消防员皮肤温度应降低到不超过体温约24℃。

在技术上与火焰无关的任务中，常规的消防员服装由于厚重的服装层而提供了一定水平的通常不需要的热性能，导致舒适性降低（如服装的低透气性）。在如上述消防员服装的应用中，要求服装能用于宽范围的绝热，通常难以在所有时候(如最坏情况所需)通过静态结构(即通过提供绝热的结构)来满足所有要求（高透气性、高绝热性质）。

已经提出一些动态概念。这些动态概念背后的想法是，形成能根据给定的环境条件提供不同程度绝热的结构。所提供的绝热能适应该结构在其外侧和/或其内侧所经受的环境温度。

在防火领域中，已经开发了发泡系统的概念，并用于多种应用中，例如防火门的发泡垫圈中，或以管道的发泡涂层的形式。这种发泡系统通常涉及具有固体主体的发泡物质，其在受到加热的条件下进行发泡过程，由此体积增大，从而提高绝缘性质。通常在发泡物质处于预定活化温度时开始这种发泡过程。该发泡过程的结果是，发泡物质变成多孔状，即其密度减小且体积增大，但仍然保持具有固体结构。典型的发泡物质是硅酸钠、可膨胀石墨或者包含碳和/或显著量水合物的材料。

已经提出使用发泡材料来生产消防员服装或其他功能性服装。US2009/0111345A1揭示了提供适应性绝缘的结构，其用于防水的可透过水蒸气的织物/服装，来保护穿着者免受热量或火焰影响同时保持透气性。在火焰阻挡层和防液体阻挡层之间设置基于聚合物树脂-可膨胀石墨混合物的发泡物质。US2009/0111345A1指出活化温度约为200℃，在300℃暴露90秒之后发泡物质的体积增大至少为200%。测试显示，这种方法在用于消防员服装织物时具有限制性。

WO2009/025892A2中显示了另一种制造阻燃挠性材料的方法，该材料能通过发泡机制提供热防护。在这种材料中，将多个不连续的护板固定于挠性基材织物的外表面，这些护板互相呈间隔关系。护板包含能在受到足够热量时显著膨胀的发泡材料。从而在活化时形成连续绝热且阻燃的外壳膜。在一种实施方式中，护板包含可热膨胀的微囊，微囊中包含水或水基溶液，所述水或水基溶液能在受热时蒸发，从而从火焰源吸收热量并使微囊膨胀，直至微囊破裂并释放其内容物从而驱散氧气并熄灭火焰。据报告，包封水的微囊的活化温度约为100-400℃。

作为发泡系统的替代，已经提出可以使用形状记忆合金材料或双金属材料为消防员服装提供适应性绝热，参见WO99/05926A1。根据这种方法，在外壳织物和内衬织物之间设置基于间隔材料的动态、热适应性、绝缘系统。间隔材料可以是塑造成螺旋形状、凹槽形状或线圈形状的形状记忆合金，或者可以是双金属条或扣盘（snap disk）。报告了约65-75℃（形状记忆合金）和50℃（双金属条）的活化温度。与基于上述发泡系统的提议相比，WO99/05926A1原则上提供了能通过多个活化/去活化循环运行的可逆系统。

WO2008/097637A1揭示了一种复合织物系统，其包括具有外壳织物的热阻挡层、湿气阻挡层和热衬里。热衬里包含至少一种热膨胀阻燃性织物，该织物由非活化条件下通过热塑性粘结剂而保持在压缩状态下的褶皱状耐热纤维制成。当热衬里受到加热或火焰时，据报告，该衬里的厚度能至少增大3倍。

本发明的目的是提供一种改进的层状结构，该结构对高温能够适应性绝热。在一种具体的应用中，本发明的目的是提供一种用于防护性和/或功能性服装中的织物，尤其是用于消防员服装中的织物，所述织物包含这种改进的层状结构。

本发明提供了一种提供适应性绝热的层状结构，该结构包括：第一层；第二层；设置在第一层和第二层之间的至少一个空腔；所述空腔被半渗透性封套包封；具有非活化构型和活化构型的气体发生剂；当空腔中的温度升高时，所述气体发生剂适于从非活化构型变为活化构型，从而使空腔内的气压增大；这样设置第一层、第二层和空腔，使得当空腔内的气压增大时第一层和第二层之间的距离增大。

本发明提供了一种适应性绝热结构，当温度升高时该结构的绝热能力提高。近来已经证明，当温度从一定范围的正常或工作温度升高到一定范围的升高温度时，这种结构的绝热能力能显著提高。在一些实施方式中，能获得从较低温度下的第一绝热能力（通常较低）到较高温度下的第二绝热能力（通常较高）的显著提高。在一些优选的实施方式中，绝热能力的显著提高可能与活化温度相关，即，当温度升高到活化温度或以上时，该结构得到活化。

如本文所用的层状结构定义了这样一种结构，该结构至少在其非活化状态下具有基本上在横向方向(如由长度和宽度方向所限定)上延伸的平坦或片状构型，并且该构型较薄。如果一种构型在与长度和宽度方向垂直的方向上的厚度比长度和宽度小得多，则认为该构型是较薄的。在典型的应用中，相对于弯曲和刚性层状结构，本文所述的层状结构是挠性层状结构。

第一层和第二层可以是设置成在层状结构的厚度方向上彼此相对的层。不一定要求第一层和第二层是相邻层。除了空腔以外，还可以将层状结构的其他结构元件(例如绝缘材料)置于第一层和第二层之间。第一层和第二层通常基本上相互平行地延伸，并垂直于厚度方向。可以在厚度方向上测量第一层和第二层之间的距离。在第一层和/或第二层不在同一平面上而是具有凸起和/或凹陷的结构的情况下，层之间的距离是指给定的参考平面。在实际实施方式中，第一层和第二层可以是例如织物层，例如内部织物层和外部织物层，空腔被夹在内层和外层之间。鉴于本发明层状结构在服装所用织物中的应用，“内层”是指朝向穿着者身体并设置为尽可能靠近穿着者皮肤的层。“外层”是指远离穿着者身体朝向环境的层。

当进行温度升高时，气体发生剂将开始在空腔中生成气体，从而空腔中的气压将增大。空腔内的气压增大会导致空腔“膨胀”。膨胀的结果是，空腔的厚度增大，从而使第一层和第二层之间的距离增大。结果是在第一层和第二层之间形成“气体层”或“空气层”，由于气体/空气的热传导低、以及由于第一层和第二层之间的距离增大，从而提供了有效的绝热。

气体发生剂是使第一层和第二层发生远离彼此的移动的“驱动剂(driver)”，从而使第一层和第二层之间的距离增大，并且使绝缘体积增大。根据温度，气体发生剂可具有非活化构型和活化构型。在气体发生剂的非活化构型中，适应性绝热结构处于其非活化状态。通过改变气体发生剂的构型获得适应性绝热层状结构的活化状态。

处于非活化构型的气体发生剂可包含在空腔中。气体发生剂可以是液体、固体、或凝胶、或其组合中的任一种。可经由物理转化（即，从液体到气体和/或从固体到气体和/或释放所吸附气体的相变）、或经由化学转化（即，释放至少一种气态产物的化学反应）、或通过它们的组合，来产生气体。已经发现，通过提供至少两种化合物的混合物形式的气体发生剂可适当地良好调节气体发生剂的所需活化阈值，例如活化温度。

根据本发明，空腔和气体发生剂以及第一层和第二层一起形成了热活化的可膨胀的复合结构，当进行温度升高时，该复合结构的体积增大。因此，本发明提供了一种效果，其类似于发泡物质在进行温度升高时的行为，但本发明所采用的工艺完全不同于发泡。在本文所述的层状结构中，这样设置空腔和气体发生剂，使得体积的增大会导致第一层和第二层之间的距离显著增大。从而在第一层和第二层之间形成基本上由气体和/或空气填充的绝缘体积。不同于已知的发泡物质（其随温度升高从致密的固体结构变化成多孔的固体结构），本发明“准发泡(quasi-intumescent)”复合结构的构型从较低温度下的非膨胀状态变化成较高温度下的膨胀状态。对于已知的发泡物质，其在活化之后开始发泡工艺，结果是形成大量独立的空腔，与之相比，本发明提供了非活化状态下已经存在的具有预定几何形状的空腔。活化之后，这种空腔的形状发生改变，从而使体积增大以及/或者使第一层和第二层之间的距离增大。

本发明的发明人发现，与任何已知的发泡物质相比，这种“准发泡”复合层状结构能在其活化温度和活化速率（即，当温度到达活化温度时，绝热能力随着温度升高而提高的速率）方面进行好得多的调节和控制。而且，已经显示，需要时甚至可以形成可逆的“准发泡”复合层状结构，该结构能够使系统从活化状态重置为非活化状态，甚至进行多次循环。

层状结构包括包封空腔的半渗透性封套。如本文所用的术语“半渗透性”指的是封套和制造封套的材料一方面可透过极性（亲水性）气体如水蒸气，另一方面至少暂时性不透气。不透气性是指，当气体发生剂的构型从非活化构型变化成活化构型时，由该气体发生剂生成的气体中的至少一种至少是不可透过的。

至少暂时性不透气是指，对于当气体发生剂的构型变化成活化构型时由该气体发生剂生成的气体中的至少一种，封套在所需时间内具有气体保留能力。在具体的实施方式中，封套对于非极性气体如CO₂、N₂、O₂是不可透过的。

优选封套由不透气材料制成，该材料的格力值(Gurleynumber)等于或大于500秒，优选等于或大于1500秒，该数值在Genuine格力透气度测试计(型号为4340自动透气度测试计(Automatic Densometer))中测定。格力空气流量测试测量在4.88英寸(124毫米)水压下100立方厘米空气流过1平方英寸材料样品的时间(以秒计)。

在一种实施方式中，封套是可透过水蒸气和至少暂时性不透气的。

具体来说，可以对封套进行设置，使得当空腔内气压增大时空腔的体积增大。用可透过水蒸气或透气性封套包封的空腔能保持空腔所涵盖的整个区域内层状结构的透气性。当气体发生剂处于其非活化构型时，这适用于层状结构的非活化状态，以及当气体发生剂处于其活化构型时，这也适用于层状结构的活化状态。通过这种方式，可以用一个或多个本发明的封套来覆盖层状结构的整个区域，而不会导致该层状结构透气性的显著损失。

如本文所用的术语“可透过水蒸气”或“透气性”应理解为具体指出层或结构（如封套）或层状结构或包含这种层状结构的织物或服装的特征，该特征是，能将水蒸气从所述层或结构的一侧传输到另一侧。在一些实施方式中，所述层或结构也可以是不透水的（包含至少一个不透水的功能性层时）和可透过水蒸气（透气性）的。

如本文所用的术语“可透过水蒸气的层”或“透气性层”旨在包括能确保水蒸气透过层或所述层状结构或层状复合材料的任何层。所述层可以是如本文所述的纺织品层或功能性层。以抗水蒸气透过性(Ret)测定的功能性层的水蒸气渗透性可为小于30（平方米帕）/瓦。

抗水蒸气透过性或抗蒸发透过性（Ret）是片状结构或复合材料的特定材料性质，其决定了在恒定分压梯度下通过给定面积的潜在蒸发热通量。若本发明层状结构、织物复合材料、纺织品层或功能性层的抗水蒸气透过性Ret小于150（平方米帕）/瓦，则认为其是可透过水蒸气的。所述层状结构、织物复合材料、纺织品层或功能性层的Ret优选小于30（平方米帕）/瓦。根据ISO EN11092（1993）测定水蒸气渗透性。

封套是至少暂时性不透气的。不透气是指，对于气体发生剂的构型变化成活化构型（即，温度升高到活化温度或以上）时由该气体发生剂所生成的气体中的至少一种至少是不可透过的。至少暂时性不透气是指，封套能够将气体发生剂活化所产生的气体中的至少一种保持在空腔内达一定时间，该时间比高温事件如火灾闪燃的预期持续时间长。

国际标准DIN EN ISO14116（2008）中具体指出了阻燃性材料。EN ISO15025（2003）具体指出了评价材料阻燃性的测试方法。根据DIN EN ISO14116（2008），具体指出了不同的阻燃性水平。例如，要求用于消防员服装的阻燃性材料能通过DIN EN ISO14116（2008）中的3级测试程序。对于标准不那么严格的其他应用，1级和2级所规定的可能就足够了。

封套可包括功能性层。如本文所用的术语“功能性层”是指能够阻挡空气渗透和/或一系列其他气体（例如气体化学物质侵袭）渗透的膜、薄膜或涂层。因此，所述功能性层是不透空气的和/或不透气的。对于气体发生剂转化成其活化构型时由气体发生剂所生成的气体而言，尤其如此。不透空气和/或不透气是指，功能性层的格力值等于或大于500秒，优选等于或大于1500秒，该数值在Genuine格力透气度测试计（型号为4340自动透气度测试计）中测定。格力空气流量测试测量在4.88英寸（124毫米）水压下100立方厘米空气流过1平方英寸样品的时间(以秒计)。在这个具体实施方式中功能性层是不透空气的，但在其他实施方式中它可以是可透过空气的。

在另一些实施方式中，所述功能性层还能阻挡液体水渗透、理想状态下能够阻挡各种液体化学物质侵袭。如果能在至少0.13巴压力下防止液体水渗透，则认为该层是不透液体的。基于与ISO811（1981）中所述相同的条件，在所述功能性层的样品上测定水渗透压。

可使用合适的薄膜，例如由膨胀聚四氟乙烯（PTFE）制成的微孔薄膜，实现所述功能性层。

在一种实施方式中，所述功能性层包括一层或多层，其中所述功能性层是可透过水蒸气且不透空气的薄膜，从而提供不透空气但可透过水蒸气（透气性）的特性。优选所述薄膜还是不透液体的，至少是不透水的。

适用于本文的不透水且可透过水蒸气的挠性薄膜如美国专利第3953566号中所述，该专利揭示了一种多孔状膨胀聚四氟乙烯（ePTFE）材料。该多孔状膨胀PTFE材料具有微观结构，所述微观结构的特征在于由原纤维互相连接的结点。如果需要，可以用如US6261678中所述的疏水性和/或疏油性涂料涂覆膨胀PTFE来提高不透水性。

不透水且可透过水蒸气的薄膜还可以是一种微孔材料，例如高分子量微孔聚乙烯或聚丙烯、微孔聚氨酯或聚酯、或者亲水性整体型聚合物，例如聚氨酯或聚酯，例如聚醚聚氨酯或聚醚聚酯。

所述功能性层可以由层叠材料制成，如US4194041中所述。

在另一些实施方式中，所述第一层和/或所述第二层包括功能性层。在另一些实施方式中，功能性层可形成层状结构的附加层。

通常，当所述气体发生剂处于其非活化构型时，将其包含在所述空腔内。当空腔内温度超过预定的活化温度时所述气体发生剂可适合于在空腔中生成气体，从而使得所述第一层和第二层之间的距离从第一距离增大到第二距离，所述第一距离是气体发生剂处于非活化构型时的距离，所述第二距离是气体发生剂处于活化构型时的距离。

活化温度是指气体发生剂开始在空腔内生成大量气体、空腔内的气压开始增大、并且空腔内气压增大导致空腔的体积增大（膨胀）时的温度。

气体发生剂处于活化构型时第一层和第二层之间的第二距离可以比气体发生剂处于非活化构型时第一层和第二层之间的第一距离大1毫米或更多。在一些具体的实施方式中，所述第二距离可以比所述第一距离大3毫米或更多，或者甚至可以大6毫米或更多。

在另一种实施方式中，封套可包含吸水性材料。具体来说，封套可以由具有吸水特性的材料制成。吸水性材料具有将水分子整合到其结构中的能力。当穿过材料的水蒸气分压存在差异时，水分子（水蒸气）可透过这些材料。因此，这些材料通常是透气性的。尽管这些吸水性材料是可透过水蒸气的，但是当这些材料不能将除水分子以外的其他（气态）分子整合到其结构中的时候，这些材料对于其他气体是不可透过的，尤其是对于非极性气体而言。除了水分子以外，可能对很多分子都是不透气的，或者可能只选择性对一些分子不透气。

在一种实施方式中，封套材料可对亲水性（极性）气体（如水蒸气）是渗透性的，并且对于非极性气体如CO₂、N₂、O₂等基本上是不透的。

将吸水材料用于封套能保持水蒸气渗透性，但是对于气体发生剂活化之后生成的气体而言是不透气的。

具有水蒸气渗透性和吸水性的材料的另一个例子是闭孔式微孔材料。

如上所述的吸水性材料的一个例子是聚氨酯（PU）。

在另一些实施方式中，封套可包含伸展性材料或弹性材料。封套甚至可由伸展性材料或弹性材料制成。若材料在封套经历活化之后气压增大时能够在至少一个方向上伸长，则可认为该材料是伸展性材料。具体来说，若这种材料的层或结构（例如封套层或封套部件）能在200毫米/分钟的变形速率下根据EN-ISO527-1，2，3（1996）中具体列出的内容达到至少为50%或更大的断裂应变，则可认为该材料是伸展性材料。

本发明封套的至少部分可由伸展性材料制成。

通过在活化之后伸长，可提供第一层和第二层的更大分离。

活化后由伸展性材料制成的封套部件除了伸长以外，该封套的形状还可由“平坦形状”变为“凸起形状”，从而使得第一层和第二层之间的距离增大。发生这种形状变化的原因是，随着越来越多的气体发生剂由非活化构型变为活化构型，在这种情况下所形成的气压对于给定的封套表面积会使空腔的体积倾向于增大。这个过程导致空腔的平均“厚度”或“高度”增大，从而使得第一层和第二层之间的距离增大。封套可具有垫或片的形式，所述垫或片在非活化状态下是平坦的，在活化状态下会变成膨胀枕头的形状。

原则上来说，封套可由单层或单片构成，但在大多数情况下，将由接合在一起的若干层或片构成。

在一种实施方式中，封套可具有多个层彼此附连的复合结构。在一种实施方式中，可通过层叠将多个层接合在一起，在不连续的区域中接合或在其整个区域内接合。可以将两层或更多层互相层叠。如上文所述这种复合结构是半渗透性的。在具有这种复合结构的封套中，所述层状结构的各层都具有水蒸气渗透性。如本文所述，若所述层中的至少一层具有不透气性，通常就足够了。

在一些实施方式中，封套可由至少两个封套片制成。所述至少两个封套片可接合在一起，从而将空腔包封在其间。每个封套片可包含如上所述的多个层的复合结构。在这种构型中，优选每个封套片都具有水蒸气渗透性和不透气性。

在一种实施方式中，根据需要，封套可由至少一个第一半渗透性封套层和至少一个第二半渗透性封套层制成，每个片状材料都是可透过水蒸气且至少暂时性不透气的。这两个封套层可沿着形成闭合环的密封结构接合在一起，从而使得空腔被所述层包封。每个封套层可具有单层结构，但也可具有如上所述的由多个互相层叠的层构成的复合层叠结构，或者第一封套层可具有单层结构而第二封套层可具有复合层叠结构。在另一种实施方式中，封套层可由不透流体的单个层（单层）制成。可通过焊接或胶粘将所述层形成封套。

第一封套层和第二封套层可由不同材料制成，前提是封套在其不同部分具有不同的特性。在一个例子中，封套可由不同材料的两个封套层制成，第一封套层由基本非伸展性材料制成，第二封套层由伸展性材料制成。在气体发生剂的活化构型中，在空腔中产生的压力下，第二封套层将显著伸展，即在至少一个方向上伸长，而第一封套层不会在任何方向显著伸长。在这种构型中，一方面，第二封套层的层状结构的第一层和第二层之间的距离将增大，从而提供厚绝缘体积。另一方面，第一封套层能提供尺寸稳定性，因此，即使是在某些紧急情况（如火灾闪燃）中遭遇极高温度时，包含如上所述的层状结构的织物也能保持其形状和尺寸。而且，能特别好地调节封套的膨胀方向。

例如，DIN EN469（2007）对消防员防护服提出以下要求，在烘箱中经受180℃的温度时，防火织物的收缩不会超过3%。当封套包括至少一个由上述非伸展性材料制成的封套层时，就能满足这项要求。在一种实施方式中，“内部”封套层，即更接近穿着者身体的层，可以由伸展性材料制成，而外部封套层可由非伸展性材料制成。

在一种具体的实施方式中，封套可以由相对于气体发生剂在空腔中处于活化构型时的一定范围的温度具有耐温性的材料制成。

术语“耐温性”理解为表示该材料能承受一定的加载温度达预定的时间，所述加载温度比活化温度高预定的温度增量，例如高10℃的增量。通常温度比活化温度高10℃，预定时间为1分钟或更长。所需的耐温性取决于层状结构的应用，例如层状结构在服装中相对于服装中其他层的位置。层状结构的位置越靠近热源，则对耐温性的要求越高。在一种实施方式中，温度比活化温度高至少10℃，保持1分钟。在另一种实施方式中，温度比活化温度高50℃，保持2分钟。在一种消防员应用的优选实施方式中，温度比活化温度高约150℃，保持2分钟。

可以使用许多材料来形成半渗透性封套层。在一些例子中，所述层状结构可包括：

1.第一层和第二层，其各自由聚氨酯或类似材料的整体层制成。通过沿着形成闭合环的接合部分将第一层和第二层接合在一起形成封套。

2.第一层和第二层，其各自由层叠结构制成，所述层叠结构具有聚氨酯或类似材料的整体层，所述整体层附连于膨胀多孔状PTFE层。通过沿着形成闭合环的接合部分将第一层和第二层接合在一起形成封套。

3.第一层和第二层，其各自由层叠结构制成，所述层叠结构具有聚氨酯或类似材料的整体层，所述整体层夹在两层膨胀多孔状PTFE层之间。通过沿着形成闭合环的接合部分将第一层和第二层接合在一起形成封套。

4.具有不同材料的第一层和第二层：

a）第一层包括阻挡层叠体，所述阻挡层叠体包括含ePTFE薄膜的薄膜和纺织品层。所述纺织品层可以由非织造的纺织品制成。所述薄膜可如US4194041中所述制成。

b）第二层为阻挡薄膜的形式，所述阻挡薄膜包含ePTFE薄膜。所述阻挡薄膜如US4194041中所述制成。

通过沿着形成闭合环的接合部分将第一层和第二层接合在一起形成封套。通过PU材料的熔化可将由PU制成的层用作接合层。在准备与另一层接合的任何层是由ePTFE制成的情况中，可通过使用合适的粘合剂如硅酮粘合剂来实现接合。

可以将附加的密封层施加到封套层的至少一侧，例如通过压延施加。密封层可包含热塑性聚合物(例如聚氨酯（PU）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚酯（PES）)。密封层能提高封套的密封性，能将两个封套层焊接在一起从而形成封套。为了增强封套层的粘合特性，可以通过以下方式对层表面进行预处理，例如通过电晕放电、等离子体放电、上底漆。可行的焊接方法包括热密封、超声焊接、激光焊接和微波焊接。

在另一种可行的实施方式中，在准备接合的封套层的至少一个表面上施加一个或多个胶合剂珠粒，例如由热塑性胶合剂、硅酮、接触粘结剂、反应性胶合剂体系制成的胶合剂珠粒，然后使另一表面附连到胶合剂珠粒上。

在一些实施方式中，可使用固体或凝胶作为气体发生剂。这种固体优选为粉末形式。凝胶是这样一种化合物，其具有根据化学和/或物理接合机理嵌入其中的官能团。凝胶形式的气体发生剂对于定量过程来说容易操作，并且与粉末相比，凝胶的磨损较低。凝胶的例子包括水凝胶。凝胶可包含有限分数的固体。通常气体是通过如下所述的化学反应而释放的。使用处于非活化构型的粉末形式的固体气体发生剂时，能提供很好的操作。

气体发生剂的活化可涉及物理转化，即相变形成气相。

为了减缓温度的升高，不希望将热能转化成潜热。相反，希望将所有热能都转化成第一层和第二层之间距离的增大。当相变不需要提供潜热时，空腔中气体快速生成，因此在活化温度下可实现第一层和第二层之间距离的快速增大。这在低活化温度下是特别有利的，因为发明人发现，这样能在约50℃的相当低的活化温度下获得快速的活化速率。因此，在服装中，不需要将本发明的层状结构设置在靠近外侧的位置，所述外侧通常暴露于最高温度（例如在火焰中）。相反，可以将所述层状结构设置在更靠近内侧的位置，即朝向穿着者皮肤。这种设置方式降低了对所用材料耐热性的要求。

在另一种实施方式中，在发生物理解吸附或化学反应的情况下，气体发生剂可具有低活化能量。

气体发生剂优选在非活化构型中是固体，具有在高于环境温度时生成气体的功能。优选以粉末或颗粒状物质的形式提供固态的气体发生剂。所述粉末由具有一定粒径的颗粒组成。活化之后，由粉末或颗粒状物质生成至少一种气态产物。该气态产物优选不溶于水。使用粉末或颗粒状形式的气体发生剂具有不太容易使操作出问题的优点。

当气体发生剂为固体或凝胶时，通过生成释放到气相中的化合物的化学过程能更容易地实现活化。在这些实施方式中，适应性绝热层状结构的活化温度将是对应于引起至少一种气态化合物从气体发生剂释放的化学反应的活化能的温度。已知一些能生成气态反应产物的化学反应。其例子有：释放嵌入凝胶中的气态化合物；苏打反应(soda-reaction)；从氯化铵释放氨和氢氯酸。

固体气体发生剂的一个例子是碳酸氢钠（NaHCO₃，也称为“小苏打”，CAS号144-55-8）粉末。从55℃开始，碳酸氢钠逐渐分解成碳酸钠（Na₂CO₃）、水（H₂O）和二氧化碳（CO₂）。转化速率随着温度升高而增大：

2NaHCO₃→Na₂CO₃+H₂O+CO₂。

碳酸氢钠以及含碳酸氢钠的物质的混合物都是能想到的。

显示分解反应的气体发生剂体系的另一些例子是，包含碳酸铵((NH₄)₂CO₃)的气体发生剂，其在加热下分解成氨（NH₃）和二氧化碳（CO₂）和H₂O；以及甲酸铵分解成HCN和H₂O。

另一个例子是，包含氯化铵（NH₄Cl）的气体发生剂，其分解成氨（NH₃）和氯化氢（HCl）。这种反应原则上是可逆的，能提供多个活化/去活化循环。

在一种实施方式中，封套可包括中间层，该中间层将空腔分隔成第一子空腔(subcavity)和第二子空腔。这种中间层可由不透气材料制成，并且在与封套材料焊接到一起时可设计成支持形成气密密封。可以将气体发生剂施加于中间层的一侧或两侧。

在另一种实施方式中，可提供封套结构，这种封套结构通过将至少两个封套接合在一起而形成。这种封套结构在气体发生剂变得活化时能够使第一层和第二层之间的距离进一步显著增大。通过提供这种封套结构，能非常有效地加强层状结构绝热能力的增大。在一种可设想的结构中，在封套的横向末端处将封套接合在一起。

甚至可以以这样一种方式设计封套，从而在活化之后故意破裂并释放出气体发生剂。从而利用气体发生剂来抑制火焰。这意味着绝热的增大只是暂时性的，因为在封套破裂之后气体发生剂将从空腔缓慢逸出。但是，如本文所述，封套的单一用途设计意味着封套伸展到最大可能程度，从而能够使封套体积增大到最大可能程度。这是快速且有效地提高层状结构的绝热能力的一种方式。在灾难性事件中，例如闪燃时，这能提供生还的唯一途径。在这种单一用途设计中，若气体发生剂的化学转化是不可逆的化学反应，这是可以接受的。更重要的是，一旦温度超过活化阈值时，就能在短时间内生成大量气体。

在另一些实施方式中，层状结构可包括多个封套。封套可以连续的方式互相设置。在这种封套连续设置的方式中，至少两个相邻封套之间不存在间隙。通常这种相邻封套共享一个共同的接合区域或密封区域。或者，可以将封套中的一部分或全部设置成彼此间至少部分地重叠，例如以类似于屋顶瓦片结构的方式。在这些设置方式中，可通过将封套设置成在第一层和第二层之间基本不存在任何开放空间，从而可形成作为整体的层状结构。获得无论是在非活化状态下还是在活化状态下，都不会有未被任何封套覆盖的空间或间隙的层状结构。

如上所述，封套可具有垫或片的形式，所述垫或片在非活化状态下是平坦的，并在活化状态下其形状变成膨胀枕头的形状。在一种实施方式中，可通过以下方式形成这种结构：将第一层与第二层设置成相邻，所述第一层是半渗透性（可透过水蒸气且至少暂时性不透气）的材料，所述第二层是半渗透性（可透过水蒸气且至少暂时性不透气）的材料。事实上，在层叠结构中，第一层将设置在第二层的顶部。可以沿着至少一个接合部分将第一层和第二层接合在一起，从而在第一层和第二层之间形成空腔。接合部分通常具有闭合环的形式，从而形成由第一层和第二层包封的空腔。为了提供多个空腔，可以提供多个接合部分，各接合部分形成闭合环，从而限定出相应的空腔。接合部分可具有网格形式，其中接合部分的第一子组(subset)在第一方向上互相平行地延伸，接合部分的第二子组在第二方向上互相平行地延伸。

包封相应空腔的各封套具有“口袋”的形式，所述形式通过将第一层和第二层接合在一起在层状结构第一层和第二层之间形成。因此第一层和第二层形成各封套的第一封套层和第二封套层。

另一些实施方式提供了这样一种层状结构，该层状结构具有至少一个空腔结构，该空腔结构由多个空腔构成，所述多个空腔在气体发生剂活化之后互相关联。这种空腔结构可包括多个邻接封套，这些邻接封套各自包封相应的空腔。在气体发生剂的非活化构型中，这些空腔可各自经由相应的接合部分与其相邻的空腔分隔开，所述接合部分在相应的相邻封套之间形成。接合部分优选能提供腔室彼此间基本气密性分隔。因此，气体发生剂不会从一个空腔通到另一个空腔，不论在活化构型中还是在非活化构型中都是如此。但是，接合部分可分别包括预定的断裂部分。这种断裂部分在经受大于阈值压力的气压时适于发生破裂或断裂。因此，当空腔结构中仅仅部分空腔或甚至每个空腔中的气体发生剂发生活化之后，在处于气体发生剂的活化构型时在空腔中产生的气压增大会导致空腔结构的相邻空腔之间发生气体连通。结果是，通过空腔结构中所有空腔的有效合并，形成“宏观空腔(macro-cavity)”或“超级空腔(super-cavity)”。通常，一旦空腔中的压力增大到超过阈值压力，就会发生第一空腔的破裂。在大多数情况下，一个或几个空腔会比其他空腔更靠近热源，因此这些空腔内的压力会首先增大到超过阈值。

在另一些实施方式中，这种空腔结构可包含多个设置成簇（cluster）的空腔。所述成簇的空腔原则上以一种构型的方式互相分隔，从而防止气体发生剂（至少是在其处于非活化构型时）从一个空腔转移到另一个空腔。但是，在特定条件下，尤其是在气体发生剂活化之后，空腔的构型允许活化后的气体发生剂(因而是气态的)在空腔之间发生流体连通。由于发生了这种流体连通，可促进分隔空腔的部分发生破裂，从而可促进由成簇空腔形成宏观空腔。

在一种实施方式中，可以在相邻成簇空腔之间提供连接通道。这种连接通道可具有一定的结构，例如足够薄和/或具有成角度的结构，用于防止处于非活化构型的气体发生剂通过，但允许处于活化构型的气体发生剂通过。

在气体发生剂活化之后，可实现空腔厚度有效增大，相应地绝热能力显著提高，这是因为存在一个阈值压力，在大于该阈值压力时，空腔结构中的多个相邻空腔之间的接合部分会在其断裂部分发生破裂，使得所有（原始的）空腔合并成大的共用“宏观空腔”或“超级空腔”。

如上所述，层状结构的构型能提供由相应的宏观封套包封的宏观空腔，在受热时能发生活化。这些“宏观封套”也可具有“枕头”形式。

例如，典型封套在气体发生剂的非活化构型中可具有等于或大于1毫米的横向尺寸。在一些具体的实施方式中，封套可具有等于或大于5毫米、优选等于或大于15毫米的横向尺寸。通常封套可具有小于2毫米的厚度尺寸。如本文所用，横向尺寸是指封套在宽度/长度平面内（即，与厚度方向垂直的平面内）的最小尺寸，该尺寸通常是封套在气体发生剂的非活化构型中的最小尺寸。因此，横向尺寸基本上定义了在气体发生剂的活化构型中封套能达到的最大厚度增量。可利用多个此类平坦封套来形成平坦的层状结构（如上所述），使得层状结构具有高透气性，从而为穿着者带来较高的舒适性水平。

在气体发生剂处于活化构型时，空腔厚度最多可增加到至少等于或大于2毫米、优选等于或大于6毫米。

以体积增加方式表示，在气体发生剂处于活化构型时，空腔体积相对于气体发生剂体积可增大10-1000倍、或甚至2000倍。优选体积相对于非活化构型时增大超过40倍。具体来说，形成“宏观空腔”或“宏观封套”时，体积增大倍数可高达最大2000倍。

可以将上述层状结构结合到织物复合结构中。术语“织物”是指由交错的纱线、纤维或细丝形成的平面纺织品结构。该纺织品结构可以是织造的、非织造的、绒头织物或其组合。“非织造的”纺织品层包含纤维和/或细丝、毡、针织物、纤维絮垫等的网络。“织造的”纺织品层是使用任何织物编织的织造织物，例如平纹编织、破斜纹（crowfoot）编织、方平编织、缎纹编织、斜纹编织等。一般认为平纹编织和斜纹编织是行业中最常用的编织方式。

这种织物复合结构通常包括多个彼此间互相设置的织物层。所述多个织物层可包括具有外侧和内侧的热防护外壳结构。所述多个织物层还可包括提供上述适应性绝热的层状结构。

在一种具体的实施方式中，提供适应性绝热的层状结构可以设置在热防护外壳结构的内侧。

在一种实施方式中，热防护外壳结构是指提供初级防火的制品（如服装）的外层。热防护外壳结构可包括阻燃性热稳定性纺织品，例如包含阻燃性纺织品如聚酰亚胺（间位芳族聚酰胺、对位芳族聚酰胺）或其掺混物的织造、针织或非织造纺织品。阻燃性或热稳定纺织品的具体例子包括聚苯并咪唑（PBI）纤维；聚苯并噁唑（PBO）纤维；聚二咪唑并亚吡啶二羟基亚苯基（PIPD）；改性聚丙烯腈纤维；聚（间苯二甲酰间苯二胺(metaphenylene isophthalamide)），由杜邦公司（E.I.DuPontde Nemours，Inc）以商标出售；聚（对苯二甲酰对苯二胺(paraphenyleneterephthalamide)），由杜邦公司以商标出售；三聚氰胺；阻燃（FR）棉；FR人造丝；PAN（聚丙烯腈）。还可使用包含超过一种上述纤维的织物，例如在一种实施方式中，使用由织造的制成的外壳层。

国际标准DIN EN ISO14116（2008）中具体给出了阻燃性材料。EN ISO15025（2003）具体给出了评价材料阻燃性的测试方法。根据DIN EN ISO14116（2008），给出了不同水平的阻燃性。例如，对于准备用于消防员服装的阻燃性材料，要求其能通过DIN EN ISO14116（2008）中的3级测试程序。对于标准不太要求的其他应用，等级1和2就足够了。

所述织物还可包括阻挡层结构。在一种实施方式中，可将阻挡层结构设置在热防护外壳结构的内侧。

在一些具体的应用中，阻挡层结构包括至少一层可透过水蒸气且防水的功能性层，该功能性层包括至少一层可透过水蒸气且防水的薄膜。

阻挡层结构是用作液体阻挡层、但能允许湿气蒸气通过该阻挡层的部件。在服装中，例如消防员出勤服（turn out gear），这种阻挡层结构能使水不进入服装内侧，从而尽可能减小消防员承载的重量。而且，阻挡层结构允许水蒸气（汗液）逸出，这对于在热环境中工作是一项重要功能。通常阻挡层结构包括薄膜，该薄膜层叠到至少一个纺织品层如非织造或织造的织物上。用于层叠到至少一个纺织品层上的薄膜材料（也称为层叠物）包括膨胀聚四氟乙烯（PTFE）、聚氨酯及其组合。可商购的这些层叠物的例子包括，商品名为的湿气阻挡层叠物，或者设置于非织造或织造的间位芳族聚酰胺织物上的薄膜。

在一种实施方式中，使用了这样一种阻挡层结构，其包括按照EP0689500B1中所述制成的膨胀PTFE（ePTFE）薄膜。可以将阻挡层粘合到用非织造的芳族聚酰胺纺织品制成的纺织品层上。这种阻挡层结构可以商品名购得。在另一种实施方式中，使用了以商品名湿气阻挡层购得的阻挡层结构。这种湿气阻挡层结构包括ePTFE膜，其中聚氨酯层附连于聚酰胺纺织品可使用其他阻挡层，如US4493870、US4187390或US4194041中所述。

可设想除湿气阻挡层以外的阻挡层，例如提供至少一个功能性层的阻挡层，该功能性层能防止气体和/或液体的渗透，如以气体、液体和/或气溶胶形式的化学化合物，或者如包含以气体、液体和/或气溶胶形式的生物材料的物质。在一些具体的实施方式中，这些其他的阻挡层还可以是透气性的。

可以将阻挡层结构设置在热防护外壳结构和提供适应性绝热的层状结构之间。阻挡层结构还可包括提供适应性绝热的层状结构。

可将所述织物用于防护服或功能性服装中，这些服装通常用于以下一些应用中，例如消防、执法、军事或工业作业，这些应用要求针对环境影响对穿着者提供保护，或者要求在给定的环境条件下提供所需的功能性特征。这些服装可能要求针对热量、火焰、或液体侵袭对穿着者提供保护。另一方面，希望这些服装能为穿着者提供足够的舒适性，使其能够完成计划的工作。

具体来说，希望所述织物能适合于消防/热防护服装中。

以下本发明的示例性实施方式将参考显示实施方式的附图进行更具体的描述。

图1a显示用于形成一种实施方式中的封套的层的简化截面示意图；

图1b显示用于形成一种实施方式中的封套的另一种层的简化截面示意图；

图1c显示用于形成一种实施方式中的封套的另一种层的简化截面示意图；

图1d显示用于形成一种实施方式中的封套的另一种层的简化截面示意图；

图2显示根据一种实施方式的封套的简化截面示意图，该封套包封包含气体发生剂的空腔，该封套由两个互相接合以形成封套的封套层制成；

图3a显示处于非活化状态的层状结构的简化截面示意图，该层状结构包括多个通过将两个片状材料的封套层接合在一起而形成的封套；

图3b显示图3a的层状结构处于活化状态中的简化截面示意图；

图4a显示根据一种实施方式的层状结构的简化截面示意图，该层状结构用多个封套形成，并且处于非活化状态；

图4b显示图4a所示实施方式的层状结构的简化截面示意图，该层状结构处于活化状态的第一阶段；

图4c显示图4a和4b实施方式的层状结构的简化截面示意图，该层状结构处于活化状态的进一步发展阶段，其中分隔相邻封套的接合部分中的一些接合部分在各自腔室中的气压下发生断裂；

图5a显示一种织物的简化截面示意图，该织物包括根据本发明一种实施方式的提供适应性绝热的层状结构；

图5b和5c显示织物的另一种可能构型，该织物包括根据本发明另一些实施方式的提供适应性绝热的层状结构。

图6显示一种消防员夹克，其包括图5a所示的织物；

图7显示一种设备的示意图，该设备用于测量层状结构从非活化状态变化到活化状态时第一层和第二层之间距离的增加；

图8显示一种层状结构测试片的示意图，该测试片用于测量层状结构从非活化状态变化到活化状态时第一层和第二层之间距离的增加；

图9示意性显示设置成可逆经历多个活化/去活化循环的层状结构进行第一功能性测试的结果；

图10示意性显示活化过程中层状结构经受升高的温度时第二功能性测试随时间变化的结果。

在所有附图中，各实施方式中相同或具有相应功能的部件分别用相同的附图标记表示。在以下说明中，仅就包括这些部件的第一种实施方式进行描述。应该理解，同样的说明适合于包括相同部件且用相同附图标记表示的以下各实施方式。除非有另外相反的声明，否则，一般参考之前实施方式中对该部件的相应描述。

图1a揭示了根据一种实施方式的片状层8的简化截面示意图。此类层8可用作封套层12、14以制造封套20（参见图2）。层8由亲水性材料的半渗透性整体型层8a制成，其至少是暂时性不透气的，但能渗透水蒸气。这种材料的一个例子是聚氨酯（PU）膜，在一种实施方式中其厚度可为12微米。要制造封套20，可沿着形成闭合环的接合部分，将如图1a所示的第一封套层12和第二封套层14接合在一起，每个封套层都由亲水性材料制成的整体型层8a（参见图2和3a、3b）。

图1b示出另一种用于形成封套20的层8。这种片状半渗透性层8为层叠物的形式，包括第一层8a和第二层8b，所述第一层8a由类似于图1a实施方式的亲水性材料制成，所述第二层8b由微孔材料如微孔膨胀PTFE制成。在一种实施方式中，第一层8a的厚度可为12微米，第二层8b的厚度可为40微米。可通过任何已知的层叠技术，如US4194041所述，将第一层8a附连于第二层8b。

图1c示出另一种用于形成封套20的片状半渗透性层8。这种层叠物层8包括第一层8a和第二层8b，所述第一层8a由亲水性材料如PU制成，所述第二层8b由微孔材料如微孔膨胀PTFE制成，这类似于图1a和1b的实施方式。层叠物层8还包括类似于图1b实施方式的微孔材料如微孔膨胀PTFE的第三层8c。亲水性材料的第一层8a夹在第二层8b和第三层8c之间。同样在这个例子中，还可通过任何已知的层叠技术，如US4194041所述，将第一层8a分别附连于第二层8b和第三层8c。在一种实施方式中，层8a的厚度可为12微米，层8b的厚度可为40微米，层8c的厚度可为40微米。

图1d示出另一种用于形成封套20的片状半渗透性层8。在这个备选例中，将图1b的层叠物层8附连于纺织品层8d。在一个例子中，将层叠物层8的ePFTE侧8b附连于非织造的纺织品层8d。

通常至少通过微孔层提供层8的半渗透性质（可透过水蒸气、不透气）。对于气体发生剂生成的至少一种气体，微孔层尤其是不透气的。这种微孔材料通常还具有防水特性。这种微孔材料的一个例子是膨胀PTFE，如US3953566所述。在大多数情况中，至少是对于气体发生剂生成的气体，并且通常还对于液体水，亲水性层也可具有不透气特性。亲水性层和微孔层都能渗透水蒸气，因此是透气性的。

如本文所用，将由亲水性和/或微孔层（这些层可透过水蒸气，但对于气体发生剂生成的至少一种气体至少是暂时性不透气的）制成的任何结构称为功能性层或功能性结构。

除了所述功能性层或功能性结构以外，本发明使用的层8还可包括透气性纺织品材料的层，例如出于支承或保护功能性层或功能性材料的目的或者出于绝缘的目的。

图2显示了包封空腔16的封套（通常称为20）的简化截面示意图。空腔16包含气体发生剂（通常称为18）。这种单独的封套20可以是根据本发明的层状结构10的最简化形式。在图2中，以及在图3a、4a、5a至5c中，封套20显示为处于气体发生剂18的非活化构型，因此封套20具有非膨胀、基本平坦的构型，也称为非活化状态。在图2中将封套20在厚度方向上的尺寸表示为d0。在图2中将长度方向上的尺寸表示为A0，A0是穿过封套20的横截面并且位于封套接缝的圆周接合部分22a、22b的末端之间的长度。宽度方向的尺寸与投射平面垂直，因此没有表示出来。在这些例子中，封套20在宽度方向的长度等于A0。在另一些实施方式中，宽度方向的尺寸可不等于A0。在非活化状态下，封套20在长度和宽度方向的尺寸远大于封套20在厚度方向的尺寸d。长度方向和宽度方向限定出封套20的横向平面，其与厚度方向垂直。

封套20由两个封套层12、14形成。封套层12、14可各自具有如以上参考图1a、1b、1c、1d所述的构型，或者具有类似于整体型或复合片状材料的构型。具体来说，虽然没有明确显示，但是封套层12、14可各自由具有多个片层的复合结构构成，如图1b、1c和1d所示，这些片层互相层叠。所述复合结构形成封套20的第一部分（图2中的上部）和封套20的第二部分（图2中的下部），该第一部分包封空腔16的第一部分，该第二部分包封空腔16的第二部分。包封空腔16的第一部分的封套层12和包封空腔16的第二部分的封套层14可具有相同的构型，但该要求并非必须。在一些优选的实施方式中，第一封套层12具有不同于第二封套层14的构型，例如第一封套层12可具有片状构型，第二封套层14可具有半圆形构型，如图3a和3b所示。

而且，第一封套层12可由不同于第二封套层14材料的材料制成。在一种实施方式中，第一封套层12由根据图1d的片状层形成，第二封套层14由根据图1b的片状层形成，例如参见图3a和3b。

通过沿着形成闭合环的接合部分22a、22b将两个封套层12、14接合在一起而形成封套20。通过这种方式，形成被封套20包封的空腔16。可使用由PU制成的封套层12、14或各自包含接触另一封套层的PU层的封套层12、14作为接合层进行焊接，或者通过PU材料的熔化来形成粘合剂。当准备与另一封套层接合的任一封套层是由不可用于焊接或用作粘合剂的其他材料制成（例如由ePTFE制成）的时候，可通过使用合适的粘合剂如硅酮粘合剂来实现接合。

如上所述可使用其他材料来制造封套20，条件是该材料本身是半渗透性的（可透过水蒸气且对于气体发生剂18生成的至少一种气体而言是不透气的）。另一个要求是，接合在一起的封套层12、14具有足够的气密性，从而确保气体发生剂18活化之后空腔16中包含的气体能保留足够长的时间。

封套20包封了包含气体发生剂18的空腔16。选择的气体发生剂18在室温下是一种粉末，处于非活化构型。在如图2所示的气体发生剂18的非活化构型中，气体发生剂18基本上为固相，其形式是18a所示的小粉末颗粒。受热时，气体发生剂18经历相变或化学反应。该化学反应的至少一种产物是气体。在一种实施方式中，气体发生剂18可包括碳酸氢钠（“小苏打”）NaHCO₃，其受热时分解，产生的分解产物中的一种产物为气态CO₂。参见以上关于适合作为气体发生剂的其他体系的说明。

图3a显示包含多个封套20的层状结构10。所述层状结构10包括第一封套层12和第二封套层14。在这种实施方式中，封套层由以下不同材料制成：

a）第一封套层12包括薄膜结构，该薄膜结构包括ePTFE薄膜和由PU制成的亲水性层。薄膜结构根据US4194041制造。将薄膜结构的ePTFE侧粘合到非织造的纺织品层上，形成片状双层层叠物（图1d）。这种第一封套层12是基本无弹性或非伸展性的。

b）第二封套层14是一种薄膜结构，该薄膜结构包括ePTFE薄膜和由PU制成的亲水性层。薄膜根据US4194041制造。这种第二封套层14是基本上弹性的或伸展性的。

将封套层12、14经由PU层接合在一起。在横截面中，层状结构10具有如图3a（非活化状态）和3b（活化状态）所示的构型。

制造了包括如图3a所示多个封套20的层状结构10。这种层状结构10具有如图8所示的构型，用作样品层状结构来证明该层状结构的功能。所述样品层状结构10为140毫米宽（W=140毫米）且140毫米长（L=140毫米），形成16个四边形封套20的四边形阵列（图8中只示出一些封套，记作20），每个封套20都是30毫米宽且30毫米长（a=30毫米）。

如下所述制造测试片60形式的上述样品层状结构10：

第一密封步骤：

将各140毫米宽且140毫米长的两个封套层12、14互相叠置，使亲水性层彼此相对。在图8的例子中，每个封套层12、14都是层叠物的形式，所述层叠物包括在其至少一侧暴露的亲水性层（如PU层）（参见例如图1b和1d所示的封套层8），从而能通过PU材料的焊接将层12、14接合在一起。对于其他构型，可利用其他合适的接合技术。使热压杆(hot bar)（密封宽度：2毫米）接触封套层12、14，从而使亲水性层接触，并沿着四边形的一条边将亲水性层焊接在一起。从而形成第一线形接合部分22a。

第二密封步骤

使热压杆接触封套层12、14，沿着5个线形接合部分22b、22c、22d、22e、22f将层叠物焊接在一起，这5个线形接合部分成直角延伸到第一线形接合部分22a。这5个平行接合部分22b、22c、22d、22e、22f各自互相间隔30毫米距离。线形接合部分22d在140毫米宽的层状结构10中间延伸。通过这种方式形成4个伸长的口袋或空腔。

第一填充步骤

为了将粉末形式的气体发生剂18（粉末颗粒在图8中记作18′）填充到伸长的口袋中，将层状结构直立放置，使开放侧朝上，使粉末18a下落到伸长口袋的底部。从开放侧向4个伸长口袋中的每个口袋中填充空腔16中的一个空腔所需的预定量的气体发生剂18。准备向各伸长口袋填充的气体发生剂18量取决于各空腔16的最终尺寸。对于图8的样品层状结构10，每个封套20宽30毫米且长30毫米，使用由碳酸氢钠制成的粉末作为气体发生剂18。准备填充的气体发生剂18的量约为0.3克/空腔。

第三密封步骤：

使用热压杆形成第七线形接合部分22g，该线形接合部分平行于第一线形接合部分22a延伸，与第一线形接合部分22a的距离为30毫米。从而在第一排中形成4个封套20，每个封套包封相应的空腔16（图8中只将这些空腔中的一个空腔表示为16）。

对上侧呈开放状态的4个剩余的伸长口袋都重复第一填充步骤。然后重复第三密封步骤以形成第八线形接合部分22h，该第八线形接合部分平行于第一和第七线形接合部分22a、22g延伸，与第七线形接合部分22g的距离为30毫米。从而在第二排中再形成4个封套20，每个封套包封相应的空腔16。

将第一填充步骤和第三密封步骤重复两次，从而再形成2个接合部分22i、22j，以完成样品层状结构10，该样品层状结构总共具有16个封套20，每个封套包封相应的空腔，空腔中填充有0.3克气体发生剂18。

图3a和3b表示包括一个或多个封套20的层状结构10在活化循环中的功能。图3a显示处于非活化状态的层状结构10，其中具有固相的气体发生剂18（用18′表示）。图3b显示处于活化状态的层状结构，即气体发生剂18已经蒸发成其气态相之后（用18″表示）。通过比较图3a和3b可见，封套20的形状从处于非活化状态时具有较小厚度d0的较平坦形状（对应于第一封套层12和第二封套层14的外表面之间的距离d0）变化成处于活化状态时具有大得多厚度的凹陷形状（对应于图3b中的距离d1）。

由于第一封套层12由基本无弹性或非伸展性材料制成，而第二封套层14由基本弹性或伸展性材料制成，所以当气体发生剂18活化时只有第二封套层14的材料在至少一个方向发生伸长。因此，随着空腔16在气体发生剂18活化时发生压力增大，封套20的形状以一定方式发生变化，使得第一封套层12保持稳定为基本无变化构型，而第二封套层14发生膨胀。第一封套层12的稳定性能确保用层状结构10制成的织物在受热时保持形状。

在图3a和3b的实施方式中，第一封套层和第二封套层12、14都是层叠物层，它们通过规则网格状图案的接合区域22a、22b、22c、22d互相接合，从而形成所述多个封套20。因此，每两个相邻的封套共享至少一个接合部分22b、22c，该共享接合部分使得相应的两个相邻空腔分隔。因此，在相邻封套20之间没有间隙存在。由于各封套20由可透过水蒸气材料制造，所以层状结构仍然保持透气性。

图3a和3b还显示了第一层12和/或第二层14具有带凸起和凹陷的结构的情况，比较方便的做法是，分别相对于第一层12和第二层14的参考平面来测量距离d0和d1。在所示例子中，分别利用与第一层12和第二层14的最远点接触的参考平面来测量距离d0和d1。

图4a至4c显示根据另一种实施方式的层状结构10处于非活化状态（图4a）、以及处于活化状态的第一阶段（图4b）和第二阶段（图4c）的简化截面示意图。图4a至4c的实施方式包括多个封套20（为了便于说明的目的，用附图标记20a-20e来表示封套）。封套20a-20e中的每个封套都由两个封套层12、14制成，这些封套层以俯视图中网格状图案沿着接合部分22a、22b、22c、22d、22e、22f接合在一起，使得每两个相邻的封套20a-20e共享至少一个共用的接合部分22b-22e。气体发生剂18显示为粉末形式（在图4a中用18a表示），但可以是上述任何物质或化学体系。

气体发生剂18活化并蒸发出气体发生剂的至少明显部分时（在图4b和4c中，气体发生剂的气态颗粒用18″表示），空腔16a-16e中的气压增大，封套20a-20e膨胀，如图4b所示。在图4b中，膨胀达到这样一个阶段，其中第一层12和第二层14之间的距离相对于非活化状态下的距离d0发生明显增大（参见图4a）。但是，封套20a-20e的数量和相应的空腔16a-16e的数量仍然与图4a的非活化状态下的数量相同。

图4c显示层状结构10的活化状态的进一步发展阶段。在图4c的阶段中，一定数量的分别将相邻封套20b和20c以及相邻封套20c和20d分隔开的接合部分22c、22d在各自空腔16b、16c、16d的气压下至少部分地发生断裂。结果是，在图4c所示的阶段中，之前隔开的空腔16b、16c、16d合并形成单个“宏观空腔”26。

发明人认为在层状结构10的活化预定阶段中使多个隔开的空腔16发生这种合并是有利的，这是因为与具有较小体积的空腔16相比，具有较大体积的空腔16能更有效地增大第一层12和第二层14之间的距离。出于这个原因，关于在活化时实现绝热的有效提高，提供较大空腔是有利的。活化之后，在气压下封套可能合并以形成较大的“宏观空腔”，从而能进一步提高有效绝热能力。

甚至可以对分隔相邻空腔16a-16e的封套20a-20e的接合部分22a-22f进行这样一种方式的设计，使得在其预定部分上发生一定程度的弱化，从而在在活化的所需阶段空腔16内的压力相应增大时提供边界明确的（well defined）断裂点。

在图4a-4c的实施方式中，第一封套层12和第二封套层14都由伸展性材料制成，因此能在空腔内气压下改变形状。但是，如图4a-4c所示的在空腔内的气压增大到超过阈值时所形成的宏观空腔的结构也可利用层状结构10实现，该层状结构包括第一封套层12和第二封套层14，这两个封套层由不同材料制成，具体来说，层状结构10包括的第一封套层12由非伸展性材料制成，第二封套层14由伸展性材料制成，如图3a和3b所示。

图5a-5c显示包括根据本发明的层状结构10的织物复合材料50的简化截面示意图。织物复合材料50包括多个互相设置的层。

对于图5a至5c中的所有实施方式，外侧A表示由所述织物复合材料50制成的服装朝向环境的侧面。

在图5a的实施方式中，将以下层以一个设置在另一个顶部的方式相互设置，从由所述织物复合材料50制成的服装的外侧A观察：

（1）热防护外壳层36，其包括外侧35和内侧37；

（2）提供适应性绝热的层状结构10，如上所述设置在热防护外壳结构36的内侧37上；

（3）设置在织物结构50的内侧上的绝缘纺织品层24。

热防护外壳层36由织造的纺织品制成，该纺织品的重量为200克/平方米，所用纤维以商品名Nomex Delta T购得，该纺织品可从德国弗里奇公司(Fritsche)购得。

层状结构10包括设置在外侧上的第一封套层12（即面向热防护外壳层36）和设置在内侧上的第二封套层14（即面向绝缘纺织品结构24）。例如通过粘合剂点44将第一封套层12粘附到纺织品层42的内侧。层42可以是织造或非织造的纺织品层。层状结构10的第一封套层12和第二封套层14可以都包括功能性层，但并非必须。

第一封套层12包括一种薄膜结构40，该薄膜结构包括ePTFE薄膜和由PU制成的亲水性层。薄膜结构40根据US4194041制造。将薄膜结构40的ePTFE侧粘附(例如通过粘合剂点44)到非织造的芳族聚酰胺纺织品层42，从而形成片状的双层层叠物（图1d）。纺织品层42由15%的对位芳族聚酰胺纤维和85%的间位芳族聚酰胺纤维制成，纺织品的重量为90克/平方米。这种第一封套层12是基本无弹性或非伸展性的。

第二封套层14是一种薄膜结构，该薄膜结构包括ePTFE薄膜和由PU制成的亲水性层。所述薄膜根据US4194041制造。这种第二封套层14是基本弹性或伸展性的。

通过参考图3a进行若干密封步骤，形成层状结构10的封套20。

第一封套层12由基本无弹性或非伸展性的材料制成，因此能稳定地与纺织品层42粘合，即使在活化状态下也是如此。

最内的织造的纺织品层24具有135克/平方米的纺织品重量，由Nomex/粘胶制成（从德国的弗里奇公司获得）。使用织物复合材料50来制造服装时，最内的织造的纺织品层24面向穿着者皮肤。

在图5a的织物中，层状结构10包括第一封套层12和第二封套层14，所述第一封套层12包括功能性层，所述第二封套层14也包括功能性层。因此，层状结构10本身具有阻挡层结构38的功能。在图5a的实施方式中，由基本非伸展性或无弹性的材料制成的第一封套层12面向热防护外壳层36，而由基本伸展性或弹性的材料制成的第二封套层14面向绝缘的纺织品结构24。因此，气体发生剂18的活化导致层状结构10的空腔16基本朝向内侧(即朝向穿着者皮肤)膨胀。

在图5a的织物中，提供适应性绝热的层状结构10位于外壳36的内侧和绝缘纺织品结构24的外侧。外壳36具有阻燃和绝缘性质，所以能为层状结构10提供对热源的屏蔽。因此，预计层状结构10遭受的温度比服装外壳36处的温度低得多。这是有益的，因为这样就不要求层状结构10所用材料的耐温性与接近外壳36处材料所要求的耐温性一样高。但是，适应性绝热结构必须能响应较温和的温度升高（即变得活化）。更重要的是，必须对这种响应进行精确调节，从而一方面避免在仅仅是温度温和地升高的情况下发生不必要的活化，另一方面避免在温度升高仅略强于活化事件所预期的温度升高时发生灾难性的活化失败。已经显示，使用层状结构10能实现较精确地可控适应性绝热机制，所述层状结构10包括第一层12、第二层14以及填充有根据本发明的气体发生剂18的空腔16。

图5b和5c显示能施加层状结构10的织物50的另一种示例性构型：

在图5b的织物50中，层状结构10具有与图5a所述相同的结构。将层状结构10以与图5a相反的方式设置到织物中。第二封套层14面向外壳36的内侧37，第一封套层12朝向最内的纺织品层28和24。

热防护外壳层36由织造的纺织品制成，其纺织品重量为200克/平方米，所用纤维以商品名Nomex Delta T购得，所述纺织品可从德国的弗里奇公司购得。

纺织品层28和24形成绝缘纺织品结构34。所述绝缘纺织品结构34由将55克/平方米射流喷网织物(spunlace)（以Vilene Fireblocker从科德宝公司(Freudenberg)获得）的层28与最内衬里24缝合在一起制成，所述最内衬里24由135克/平方米Nomex/粘胶织造（从弗里奇公司获得）制成。使用织物复合材料50来制造服装时，最内衬里24面向穿着者皮肤。

将层状结构10置于热防护外壳层36和绝缘纺织品结构34之间。在图5b实施方式中，由基本无弹性或非伸展性的材料制成的第一封套层12面向绝缘纺织品结构34，而由基本弹性或伸展性的材料制成的第二封套层14面向热防护外壳层36。因此，气体发生剂18的活化导致层状结构10的空腔16基本朝向外侧A膨胀。

在图5c中，层状结构10包括第一（外）封套层12和第二（内）封套层14。第二封套层14是一种薄膜结构40，该薄膜结构包括ePTFE薄膜和由PU制成的亲水性层。所述薄膜根据US4194041制造。这种第二封套层14是基本弹性或伸展性的。第一封套层12包括一种薄膜结构40，该薄膜结构包括ePTFE薄膜和由PU制成的亲水性层。所述薄膜结构40根据US4194041制造。将薄膜结构40的ePTFE侧粘附（例如通过粘合剂点44）到热防护外壳层36上，形成第一封套层12。

热防护外壳层36由织造的纺织品制成，其纺织品重量为200克/平方米，所用纤维以商品名Nomex Delta T购得，所述纺织品从例如德国的弗里奇公司购得。

向层状结构10的第二封套层14提供绝缘纺织品结构34，该绝缘纺织品结构包括类似于图5b实施方式的层28、24。

这种实施方式的层状结构10形成织物50的外层，封套20位于热防护外壳层36和绝缘纺织品结构34之间。第一封套层12由基本无弹性或非伸展性的材料制成。第二封套层14由基本弹性或伸展性的材料制成，面向绝缘纺织品结构34。

图6显示一种消防员夹克52，该夹克包括如图5a-5c所示的织物复合材料50。可包括根据本发明的织物50的其他服装包括，夹克、外套、裤子、连身衣、手套、袜子、绑腿和头盔。本发明的层状结构还可以结合到鞋子、毯子、帐篷等或其部件中。

图7显示一种设备100的示意图，该设备用于测量层状结构从非活化状态变化到活化状态时第一层12和第二层14之间的距离d的增量。在这种情况中，参考图8显示的样品层状结构10的示意图，使用该样品层状结构作为测试片60，利用图7的设备测量层状结构10从非活化状态变化到活化状态时第一层12和第二层14之间的距离d的增量。图8显示测试片60的俯视图。其截面图是如图3a和3b所示的截面图。图8显示测试片60处于非活化状态。

测量这种测试片的厚度变化的方法如下所述：

测量设备的装配：

图7显示用于测量测试片60响应温度变化而发生厚度变化的设备100。该设备包括基座102、加热板104、顶板106、和基于激光的距离测量装置114。

将加热板104与加热设备相连（板300毫米×500毫米，购自仪力信（Erichsen），刮刀涂布机509/MC/1+加热控制Jumo Matec，以及控制器Jumo dtron16，连接到220伏/16安）。

将测试片60平放在加热板上。

顶板106为平坦圆盘形式，直径为89毫米，由“Monolux500”（从英国欧克斯桥的海角板材公司（Cape Boards&Panels，Ltd.，Uxbridge，England）购得）或等效材料制成。顶板106的重量约为115克。将顶板106平放在测试片10上。

基于激光的距离测量装置110包括框架112和距离激光装置114（激光传感器：Leuze ODSL-8N4-400-S12，其连接到A/D转换器Almemo2590-9V5，该转换器的读数速率为3次测量/秒，A/D转换器将激光传感器的0-10伏输出转换成0-400毫米距离读数，精确度：平板上0.2毫米）。将框架112安装至基座102，并且安装至距离激光装置114的顶臂。距离激光装置114向顶板106的顶表面发射激光束116，并接收反射束118。距离激光装置114能检测距离激光装置114和顶板106顶表面之间的距离h。优选激光束116以与顶板106顶表面垂直的方向发射。

在测量范围内，板104穿过板的温度梯度小于2开尔文。

第一测量程序（厚度可逆性方法）：

对于这种厚度可逆性测试，使用能承受多次活化/去活化的测试片60，例如具有图8俯视图以及图3a和3b截面图所示构型的测试片60，使用碳酸铵(NH₄)₂CO₃作为气体发生剂。

在室温下进行第一测量程序，即，控制条件为23℃和65%相对湿度。

使用如上所述的厚度测量设备装配。

（a）将顶板106直接放置在加热板104上（没有测试片）以获得零读数h_0。

（b）然后将测试片60放置在加热板104和顶板106之间。将加热板104加热到高于环境温度且比气体发生剂预期活化温度低5开尔文的温度，获得初始高度读数h_1。测试片60的厚度（对应于非活化状态下第一层12和第二层14之间的距离）d0=h_0-h_1。

（c）加热循环：

将加热板104的目标温度设定为比封套20中气体发生剂的活化温度高30℃的温度，加热板104的加热速率为1开尔文/分钟。用距离激光装置114每10秒测量厚度增量（对应于第一层12和第二层14之间距离d的增量）。当加热板104达到目标温度时，保持该温度约10分钟，继续测量厚度增量的读数。10分钟之后，测量最终厚度增量（对应于气体发生剂活化状态下第一层12和第二层14之间的距离）。

（d）冷却循环：

将加热板102的目标温度设定为室温，在1小时内利用环境使加热板102降温。每10秒用距离激光装置114测量厚度减小量（对应于第一层12和第二层14之间的距离d的减小量）。当加热板104达到目标温度时，保持该温度约10分钟，继续测量厚度减小量的读数。10分钟之后测量最终厚度减小量（对应于非活化状态下第一层12和第二层14之间的距离）。

将加热循环（c）和冷却循环（d）重复3次。每次都在最高温度测量厚度增量，在最低温度测量厚度减小量。

图9显示对于一个加热循环和一个冷却循环的厚度可逆性测试的结果，为距离d相对于温度T的图的形式。从图9可见，形成滞后回线。从温度T0/距离d0开始，距离d沿着曲线150增大，直至达到上平台152。当温度T再次下降时，距离d遵循另一曲线154，直至再次达到第一距离d0。从这种滞后回线的上平台152可以推断活化构型中第一层12和第二层14之间的距离d1，从最低平台可以推断非活化构型中第一层12和第二层14之间的距离d0。

第二测量程序（对于给定温度，厚度相对于时间增大）：

对具有图8所示俯视图以及图3a和3b所示截面图的构型的测试片60进行第二测量程序。使用由碳酸氢钠（NaHCO₃，“小苏打”）制成的粉末作为气体发生剂18。封套20中填充的气体发生剂18的量约为0.3克/封套。

将测试片60置于具有固定温度的热源，检测测试片60的厚度随时间的变化。

测试在室温下进行，即，控制条件为23℃和65%相对湿度。

利用如上所述的厚度测量设备装配，以及从www.vwr.com获得的VHP C7-2型加热板。

（a）将加热板104保持室温。将顶板106直接放置在加热板104上（没有测试片），得到零高度读数h_0。

（b）然后将加热板104加热到250℃的温度，开始检测高度读数h随时间的变化。获得具有高时间分辨率的高度读数，以确定测试片60随时间的厚度变化。在整个测试过程中将加热板104保持在250℃的温度。

（c）将测试片60以及位于该测试片60顶上的顶板106一起放置在加热板104上。立即获得第一高度读数h_1，以获得测试片60的初始厚度d0（对应于非活化状态中第一层12和第二层14之间的距离）d0=h_0-h_1，参见图10中的点A，该图示意性显示测试片60的厚度d相对于开始对加热板104进行加热之后流逝的时间t的变化。在时间t0时，将测试片60放置在加热板104上（在250℃的温度下），测定厚度d0。

（d）由于加热板104已经处于250℃的温度下，气体发生剂18的构型快速变化成气态相，由此测试片60的厚度d快速增大，如图10中点A和B之间的曲线段180所示。在图10中，在时刻t1，厚度相对于时间的曲线达到点B。在点B获得高度读数h_B。点B对应于活化状态的第一阶段，此时封套20明显膨胀但未破裂。如图10所示，在时刻t1达到活化状态的第一阶段，测试片60的厚度为d1。

测试片60在活化状态第一阶段的厚度（对应于活化状态第一阶段中第一层12和第二层14之间的距离）：D1=h_0-h_B。

测试片60的厚度增量（对应于活化状态第一阶段中第一层12和第二层14之间的距离相对于非活化状态的增量）d1-d0=h_1-h_B。

时刻t1后，厚度-时间曲线的陡峭增大明显减缓。因此，在时刻t1观察到厚度-时间曲线斜率的变化，对应于图10的点B。观察到在曲线段180中封套20虽然已经快速膨胀，但在时刻t1仍然保持完整。

（e）时刻t1之后，测试片60的厚度d仍然随时间增大，但斜率较小，参见图10中点B和C之间的曲线段182。估计测试片60厚度增大减缓的原因是以下两种效应中的至少一种：（i）气体发生剂18已经完全变化到活化构型，因此空腔中的气体量再也不会增加，而空腔中的压力只根据气体随温度膨胀而增大；（ii）空腔形状变化从而优化对于给定表面积的体积（即，向球形形状发展），因此，进一步膨胀的速度只可能与外封套材料在气压下发生伸展的速度同样快。

（f）在时刻t2观察到测试片60的厚度d随时间的增大进一步减缓，参见图10中的点C和时刻t2之后的曲线段184。在时刻t2观察到，分隔封套20的内部接合部分22c、22d、22e、22g、22h、22i在空腔16内的气压下断裂（在这种测试片60中，将外部接合部分22a、22b、22f、22j的强度设计为大于内部接合部分的强度，从而使外部接合部分保持完整）。因此通过将空腔16合并成单个宏观空腔（类似于以上关于图4a-4c所描述的过程）来形成宏观空腔。在时刻t2形成宏观空腔之后，曲线段184中厚度d随时间而增大的趋势减缓，其原因是宏观空腔的体积较大。形成宏观空腔表明已经达到图4c所述的活化状态的进一步发展阶段。时刻t2之后，对应于图10中的点C，测试片60的厚度继续增大，如曲线段184中所示，直至加热板104提供的全部热能转化成宏观空腔内和宏观空腔外之间的压力差。

在用具有所述构型但所有接合部分22a-22j都设计成具有类似强度的其他测试片进行的进一步测试中，观察到如上所述宏观空腔的形成较不显著，因为并非所有空腔都在t2前后的短时间内合并成一个单独的宏观空腔。相反，在这些实施方式中，封套20之间的接合部分22a-22j在一段延长的时间内一个接一个地破裂，最终甚至所有接合部分都断裂。在这些实施方式中，点C处的斜率减小非常不明显。

织物结构的实施例：

图5a显示了一种织物样品结构50，包括如图8和3a所示的层状结构10的所述样品织物结构50由16个如上所述的封套20构成，以形成实施例1。作为比较例，采用相同的装配，但是封套20中没有填充气体发生剂18。

获得以下测试结果：

实施例1 比较例

“EN367-HT124-平均”表示EN367（1992）中定义的“80W/m²下的传热指数”。该值定量测量当样品织物的第一侧经受80W/m²热源时，如图8所示在第二侧（内侧）获得温度升高24开尔文所需要的时间。

RET是指如上所述的抗水蒸气透过性。

Claims

1.提供适应性绝热的层状结构(10)，其包括：

第一层(12)，

第二层(14)，

在所述第一层(12)和所述第二层(14)之间提供的至少一个空腔(16)，

所述空腔(16)被半渗透性封套(20)包封，

具有非活化构型和活化构型的气体发生剂(18)，

当所述空腔(16)内的温度升高时，所述气体发生剂(18)适于从所述非活化构型变化成所述活化构型，从而使所述空腔(16)内的气压增大，

对所述第一层(12)、所述第二层(14)和所述空腔(16)进行设置，使得当所述空腔(16)内的气压增大时，所述第一层(12)和所述第二层(14)之间的距离(d)增大。

2.如权利要求1所述的层状结构(10)，其特征在于，所述半渗透性封套(20)包含亲水性材料。

3.如权利要求1或2所述的层状结构(10)，其特征在于，当所述空腔(16)内的温度超过预定的活化温度时，所述气体发生剂(18)适于在所述空腔(16)内生成气体，从而使所述第一层(12)和所述第二层(14)之间的所述距离(d)从所述气体发生剂(18)处于非活化构型时的第一距离(d0)增大到所述气体发生剂(18)处于活化构型时的第二距离(d1)。

4.如权利要求1或2所述的层状结构(10)，其特征在于，所述气体发生剂处于(18)活化构型时的所述第一层(12)和所述第二层(14)之间的所述第二距离(d1)比所述气体发生剂(18)处于非活化构型时的所述第一层(12)和所述第二层(14)之间的所述第一距离(d0)大1毫米或更多。

5.如权利要求2所述的层状结构(10)，其特征在于，所述半渗透性封套(20)包含聚氨酯或聚酯。

6.如权利要求1或2所述的层状结构(10)，其特征在于，所述半渗透性封套(20)至少部分由伸展性材料制成。

7.如权利要求1或2所述的层状结构(10)，其特征在于，所述第一层和第二层形成各封套的第一封套层和第二封套层；所述封套(20)由至少两个可透过水蒸气且至少暂时性不透气的材料的封套层制成，所述第一封套层和所述第二封套层接合在一起。

8.如权利要求7所述的层状结构(10)，其特征在于，所述封套(20)包括可透过水蒸气且至少暂时性不透气的非伸展性材料的第一封套层，以及可透过水蒸气且至少暂时性不透气的伸展性材料的第二封套层。

9.如权利要求1或2所述的层状结构(10)，其特征在于，所述封套(20)由相对于所述气体发生剂(18)处于所述活化构型时所述空腔(16)中的温度范围具有耐温性的材料制成。

10.如权利要求1或2所述的层状结构(10)，其特征在于，所述气体发生剂(18)在处于非活化构型时为液体、凝胶或固体的形式，所述适应性绝热层状结构的活化温度是对应于导致从所述气体发生剂(18)释放出至少一种气态化合物的化学反应的活化能的温度。

11.如权利要求1或2所述的层状结构(10)，其特征在于，所述气体发生剂(18)为粉末或颗粒状物质的形式。

12.如权利要求1或2所述的层状结构(10)，其特征在于，所述气体发生剂(18)为水凝胶的形式。

13.如权利要求1或2所述的层状结构(10)，该层状结构包括多个封套(20)，其中所述封套(20)以连续的方式相互设置。

14.如权利要求1或2所述的层状结构(10)，其特征在于，所述第一层(12)包含半渗透性材料，所述第二层(14)包含半渗透性材料，所述第一层(12)与所述第二层(14)相邻，所述第一层(12)和所述第二层(14)沿着至少一个接合部分(22a、22b、22c、22d和22j)接合在一起，从而形成由所述第一层(12)和所述第二层(14)形成的所述空腔(16)的所述封套(20)。

15.如权利要求1或2所述的层状结构(10)，其特征在于，所述空腔(16)包括多个互相气体连通的子空腔。

16.如权利要求1或2所述的层状结构(10)，该层状结构包括多个空腔(16a-16e)，每个所述空腔(16a-16e)在所述气体发生剂(18)处于所述非活化构型时经由相应的接合部分(22a-22j)与其相邻空腔分隔，所述接合部分(22a-22j)包括相应的预定断裂部分，适合于在受到所述气体发生剂(18)处于活化构型时生成的气压下断裂，从而允许多个相邻空腔(16a-16e)在活化构型时发生气体连通。

17.如权利要求1或2所述的层状结构，其特征在于，所述空腔(16)在所述气体发生剂处于非活化构型时具有等于或大于1毫米的横向尺寸，并且具有等于或小于2毫米的厚度尺寸。

18.如权利要求1或2所述的层状结构，其特征在于，所述空腔(16)在所述气体发生剂处于非活化构型时具有等于或大于5毫米的横向尺寸，并且具有等于或小于2毫米的厚度尺寸。

19.如权利要求1或2所述的层状结构，其特征在于，所述空腔(16)在所述气体发生剂处于非活化构型时具有等于或大于15毫米的横向尺寸，并且具有等于或小于2毫米的厚度尺寸。

20.如权利要求1或2所述的层状结构，其特征在于，所述空腔(16)在所述气体发生剂(18)处于活化构型时的相对体积增量相对于所述气体发生剂(18)处于非活化构型时所述空腔(16)的体积为10-2000倍。

21.具有复合材料结构的织物(50)，该复合材料结构包括如以上权利要求中任一项所述的提供适应性绝热的层状结构(10)。

22.如权利要求21所述的织物(50)，其特征在于，所述织物包括多个互相层叠的织物层，所述多个织物层包括具有外侧(35)和内侧(37)的热防护外壳结构(36)，以及提供适应性绝热的层状结构(10)，将所述提供适应性绝热的层状结构(10)设置在所述热防护外壳结构(36)的内侧(37)上。

23.如权利要求21或22所述的织物(50)，该织物还包括阻挡层结构(38)。

24.如权利要求23所述的织物(50)，其特征在于，所述阻挡层结构(38)包括至少一个可透过水蒸气且防水的层，所述可透过水蒸气且防水的层包括可透过水蒸气且防水的薄膜。

25.如权利要求21或22所述的织物(50)，该织物适合用于防火性服装中。

26.如权利要求21或22所述的织物(50)，其特征在于，所述织物的Ret小于150m²Pa/W。

27.如权利要求21或22所述的织物(50)，其特征在于，所述织物的Ret小于30m²Pa/W。

28.如权利要求21或22所述的织物(50)，其特征在于，所述织物的Ret小于20m²Pa/W。