CN111452437A - 织构化可透气纺织品层压体以及由其制备的服装 - Google Patents

织构化可透气纺织品层压体以及由其制备的服装 Download PDF

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Abstract

如本文所述的纺织层压材料包括：水蒸气可渗透的朝外的保护膜，其包括内表面和外表面；以及附着于膜内表面的纺织品，其中，纺织品具有有高区和低区图案的表面。膜的外表面具有表面形貌，所述表面形貌包括高区和低区的图案，所述图案与纺织品表面上的高区和低区图案在尺寸上协调。

Description

织构化可透气纺织品层压体以及由其制备的服装
本申请是申请人W.L.戈尔及同仁股份有限公司提交的发明名称为“织构化可透气纺织品层压体以及由其制备的服装”、申请号为201780009664.6的发明申请的分案，后者基于申请号为PCT/US2017/016340的国际申请进入中国国家阶段。
优先权声明
本专利申请要求2016年2月3日提交的美国临时申请第62/290,788号的优先权，其公开通过引用全文纳入本文。
发明领域
本文描述了具有可渗透膜的织构化可透气纺织品层压体，所述可渗透膜具有曝露于环境的外表面。此外，提供了一种由本文所述的织构化可透气纺织品层压体所制成的轻质耐用的成衣制品，例如服装。
背景技术
具有可渗透膜的成衣制品用于提供防水性或防液性、同时提供透气性是众所周知的。构造层压体和服装构以为膜提供保护，从而抵抗撕裂、穿刺或磨损造成的损坏等。最常见地是将内织物层和外织物层添加到膜的两个表面以保护膜表面免受伤害。
具有并未被织物的保护性内层或外层覆盖的可渗透膜表面的服装通常构造为与具有织物表面的另一服装组合使用。另外服装的织物表面为膜提供了针对损伤的保护。例如，包含缺乏外保护织物层的膜的内衣构造成在单独的外衣下使用，其不易受到直接损害。因此，在这些内衣中的膜并不曝露于环境。需要保护可渗透膜免受损伤的外织物层和内织物层的添加增加了衣物制品的重量，并且导致在外表面上具有较高吸水性的材料。此外，穿着外衣服装以保护具有朝外的膜的内衣会形成笨重的搭配。
构造多层服装以提供消费者所需的性能。例如，服装设计有多层纺织品和/或膜以赋予服装耐磨性、透气性、抗撕裂性、抗穿刺性、防水性等。包括朝外的可渗透膜的服装特别有利，因为该膜提供了所需的耐磨、抗起球和防液体性能。然而，该服装在视觉上对于期望美观纺织产品(textile-appearing product)的消费者来说没有吸引力。
图1显示了常规层压体，其具有拥有平坦表面3的朝外的可渗透膜1。下层纺织品2具有拥有高区5和低区6的表面形貌4。常规层压体10的该平坦表面3并不类似于纺织品的形貌，并且消费者可能不会认为该材料具有高质量或美学上令人愉悦。该常规层压体还描述于美国专利第5,155,867号中。
提出克服该问题的一种解决方案是将纺织品浇铸或熔合成具有类似纺织品结构的薄膜。WO2015/100369公开了一种纺织品构造，其具有构建在纺织品结构中的高性能薄膜。纺织品构造仅需要经受融合剂以使性能膜形成以从其晶格结构(例如，针织或织造结构)转变成构建为保留纺织品晶格结构的薄膜。更具体地，纺织品构造的形成基于所选纤丝(例如，热塑性纤维或纱线)的熔合，以选择性地在构造中的一侧或层上形成薄膜，同时基本上保留了晶格结构中的不可熔纤丝相对侧或相邻层的晶格结构。这产生了混合薄膜/晶格纺织品构造。在具有另一侧或层的保留晶格结构的单一结构中薄膜的开放面和夹心结构都是可能的。
其它已知的具有朝外的膜的服装也具有耐磨性、透气性、抗撕裂性、抗穿刺性和防水性。美国专利第9,084,447号描述了具有耐用外薄膜表面的层压体，用于制造轻质防液制品，包括服装制品如外衣服装。还描述了制造层压体和具有耐磨外薄膜表面的轻质外衣服装的方法。
美国专利8,163,662公开了具有外薄膜表面的轻质封闭物。轻质封闭物包括具有多孔外膜的层压体。层压体是湿气渗透和阻燃性(通过CPAI-84)的，并且在外薄膜表面上是耐磨的，从而保持持久的防液性。所述轻质封闭物可以是单壁帐篷，并且由具有充分的透氧性的层压体形成，由此在所述封闭物开口关闭时能维持生命。
已经进行了其它尝试，从而通过添加织构(例如粘合剂点)来修饰多孔膜的外表面，如美国专利申请公布第2009/0089911号所述。
然而，需要继续努力为衣服和/或层压体提供所需的性能，例如耐磨性、透气性、抗撕裂性、抗穿刺性和/或防水性，同时具有朝外的可渗透膜，同时作为美观纺织品产品视觉上吸引消费者。
发明内容
在一实施方式中，本发明涉及一种纺织品层压体，其包括：水蒸气可渗透的朝外的保护膜，其包括内表面和外表面；以及附着于可渗透膜内表面的纺织品，其中，纺织品具有拥有高区和低区图案的表面，其中，可渗透膜的外表面具有表面形貌，所述表面形貌与纺织品表面上的高区和低区的图案在尺寸上协调，并且其中，所述尺寸协调以大于或等于0.5(如大于或等于1)的H/V比率进行，其中，H/V比率限定为在可渗透膜外表面上相邻的高区和低区之间的水平位移(H)相对于高区中的峰和相邻低区中的谷之间的垂直位移(V)的比率。在一实施方式中，来自可渗透膜表面的单独直线位移总数是相应纺织品表面上单独位移总数长度的20％以内、15％以内或10％以内。在一实施方式中，可渗透膜具有基本均匀的厚度。在一些实施方式中，可渗透膜并未进行压花。在一实施方式中，可渗透膜包括多孔膜，例如，聚四氟乙烯、膨胀型聚四氟乙烯、聚氨酯、共聚醚酯、聚烯烃、聚酯、或它们的组合。在另一实施方式中，可渗透膜包括整体式膜，例如，聚氨酯、聚醚-聚酯、或它们的组合。
在另一实施方式中，本发明涉及一种纺织品层压体，其包括：水蒸气可渗透的朝外的保护膜，其包括内表面和外表面；以及附着于膜内表面的针织纺织品，其中，针织纺织品具有拥有高区和低区的重复图案的表面，其中，可渗透膜的外表面具有表面形貌，所述表面形貌与针织纺织品表面上的高区和低区的重复图案在尺寸上协调，并且其中，所述尺寸协调以大于或等于0.5(如大于或等于1)的H/V比率进行，其中，H/V比率限定为在可渗透膜外表面上相邻的高区和低区之间的水平位移(H)相对于高区中的峰和相邻低区中的谷之间的垂直位移(V)。在一实施方式中，可渗透膜具有基本均匀的厚度。在一些实施方式中，可渗透膜并未进行压花。
在一实施方式中，本发明涉及一种纺织品层压体，其包括：水蒸气可渗透的朝外的保护膜，其包括内表面和外表面；以及附着于可渗透膜内表面的织造纺织品，其中，该纺织品具有有高区和低区的重复图案的表面，其中，可渗透膜的外表面具有表面形貌，所述表面形貌与织造纺织品表面上的高区和低区的重复图案在尺寸上协调，并且其中，所述尺寸协调以大于或等于0.5(例如，大于或等于1)的H/V比率进行，其中，H/V比率限定为在可渗透膜外表面上相邻的高区和低区之间的水平位移(H)相对于高区中的峰和相邻低区中的谷之间的垂直位移(V)的比率。在一实施方式中，可渗透膜具有基本均匀的厚度。在一些实施方式中，可渗透膜并未进行压花。
在另一实施方式中，本发明涉及一种纺织品层压体，该纺织品层压体包括：水蒸气可渗透的朝外的保护膜，其包括内表面和外表面；以及附着于可渗透膜内表面的非织造纺织品，其中，非织造纺织品具有拥有高区和低区的重复或非重复图案的表面，其中，可渗透膜的外表面具有表面形貌，所述表面形貌与非织造纺织品表面上的高区和低区的重复或非重复图案在尺寸上协调，并且其中，所述尺寸协调以大于或等于0.5(例如，大于或等于1)的H/V比率进行，其中，H/V比率限定为在可渗透膜外表面上相邻的高区和低区之间的水平位移(H)相对于高区中的峰和相邻低区中的谷之间的垂直位移(V)的比率。在一实施方式中，可渗透膜具有基本均匀的厚度。在一些实施方式中，可渗透膜并未进行压花。
在另一实施方式中，本发明涉及一种由纺织品层压体构成的服装(衬衫、裤子、手套、鞋子、帽子、夹克衫)，该纺织品层压体包括：水蒸气可渗透的朝外的保护膜(朝外的表面曝露于穿戴者外部的环境)，其包括内表面和外表面；以及附着于可渗透膜内表面的纺织品，其中，纺织品具有拥有高区和低区图案的表面，其中，可渗透膜的外表面具有表面形貌，所述表面形貌与纺织品表面上的高区和低区的图案在尺寸上协调，并且其中，所述尺寸协调以大于或等于0.5(例如，大于或等于1)的H/V比率进行，其中，H/V比率限定为在可渗透膜外表面上相邻的高区和低区之间的水平位移(H)相对于高区中的峰和相邻低区中的谷之间的垂直位移(V)的比率。在其它实施方式中，服装可以包括由纺织品层压体构成的至少一个区，并且该区可以是肩部部分、肘部部分、膝盖部分、或袖子部分。
本领域技术人员会理解本文所述的实施方式的多种组合在本发明的范围内。
附图简要说明
考虑到以下本发明的详细说明，特别是结合附图，可以更清楚地了解本发明的优点，其中：
图1是已知的层压体，其具有拥有平坦表面的朝外的可渗透膜。
图2是根据本发明的一个示例性实施方式的具有表面形貌的层压体的示意图，所述表面形貌与下层纺织品表面在尺寸上协调。
图3是根据本发明的一个示例性实施方式的具有两层可渗透膜的层压体的示意图，所述可渗透膜中的至少一层具有与下层纺织品表面在尺寸上协调的表面形貌。
图4A是具有高区和低区的图案的针织纺织品表面的图片，图4B是根据本发明一个示例性实施方式的可渗透膜的外表面的图片，其与下层纺织品表面在尺寸上协调。图4C是具有高区和低区的图案的开放式针织表面的图片，图4D是根据本发明一个示例性实施方式的可渗透膜的外表面的图片，其与下层纺织品表面在尺寸上协调。
图5A是根据实施例1的纺织品表面的照片。图5B是根据实施例1的层压体的可渗透膜外表面的照片。图5C显示出根据实施例1的层压体横截面的扫描电子显微照片(SEM)。
图6是具有高区和低区的纺织品的另一个示例的起伏纺织品表面的照片。
图7A是根据实施例2的层压体的纺织品表面的照片。图7B是根据实施例2的层压体的可渗透膜外表面的照片。图7C显示出根据实施例2的层压体横截面的扫描电子显微照片(SEM)。
图8A是根据实施例3的层压体的纺织品表面和可渗透膜外表面的照片。图8B是根据实施例3的层压体的纺织品表面的照片。图8C显示出根据实施例3的层压体横截面的扫描电子显微照片(SEM)。
图9A是用表面测定装置观察的根据比较例A的层压体的纺织品表面的图片。图9B是用表面测定装置观察的根据比较例A的可渗透膜的平坦表面的图片。
图10A是根据比较例B的层压体的照片。图10B显示出根据比较例B的层压体横截面的扫描电子显微照片(SEM)。
发明详述
本发明的实施方式涉及一种织构化可透气纺织品层压体，其包括水蒸气可渗透的朝外的保护膜，该保护膜具有与下面纺织品的表面在尺寸上协调的表面形貌。纺织品可以在表面上具有高区和低区的图案。该图案与外膜表面的高区和低区在尺寸上协调，以使得外可渗透膜的织构具有纺织品的外观。所公开的纺织品层压体在不牺牲水蒸汽渗透性的情况下提供这些属性，并且可以用作服装或衣服的外表面，其中可渗透膜朝着穿着者外面，该衣服具有包括但不限于如下的优势：外表面材料的低吸水性、和重量轻。有利的是，服装或服装的特定区域具有所需的纺织品表面的美学外观，同时提供面朝外的可渗透膜的优点，并且下层纺织品是不可见的或没有暴露于环境。
除非另有限定，在此使用的所有技术和科学术语的含义均与本发明所属领域的普通技术人员的通常理解一致。虽然可采用与本文所述类似或等同的任何方法和材料实施或测试本发明，但本文描述优选的方法和材料。
现在参考图2，该图显示了纺织品层压体100，其包括具有内表面104和外表面106的可渗透膜102。如本文所述的可渗透膜可以是整体式膜或多孔膜。纺织品108附着于内表面104。对纺织品108进行选择以在形成为层压体100时为可渗透膜提供尺寸稳定性。附着于可渗透膜102内表面的纺织品108可由织造、针织或非织造材料形成，并且其可包含以下材料，例如但不限于棉、人造丝、尼龙、聚酯、聚酰胺及其掺混物。在一实施方式中，纺织品可以由织造或针织材料形成。术语“织造”可以包括由纬纱和经纱、纤维或纤丝制成的任意纺织品结构。术语“针织物”或“针织的”应广义地进行理解，特别是包括任何形式的经纱针织物和圆形针织物，但也涵盖任何其他构造，其中纺织品结构通过包裹一种或多种纱线、纤维或纤丝(如形成环)产生。因此，本文所用的针织物还可以覆盖可以被称为编织结构的构造。在服装的情况下，还可以选择纺织品以在面向穿着者的层压体一侧提供舒适的感觉。除本申请的要求以外，形成纺织品108的纺织品的重量没有特别的限制。在一些实施方式中，纺织品的重量可以是不大于340g/m2(约10盎司/码2)，或不大于275g/m2，或不大于200g/m2，或不大于100g/m2，或不大于50g/m2。在一个实施方式中，纺织品可以是空气可渗透的。
可使用用于连接可渗透膜102和纺织品108的任意合适的方法，如层压法、熔合粘结法(fusion bonding)、喷胶粘结法(spray adhesive bonding)等。当使用粘合剂时，粘合剂可以不连续或连续施加，前提是保持层压体中的透气性或渗透性。粘合剂组合物包括热固性粘合剂，例如聚氨酯，和硅树脂。例如，粘合剂可以不连续连接的形式施加，如通过离散点施加，或以粘结剂网的形式将可渗透膜102和纺织品108粘附在一起。
纺织品108具有拥有高区112和低区114的表面110。根据纺织品的类型，纺织品纤维可能由于例如纤维的针织和/或织造图案产生高区112和低区114。在开放式网针织纺织品中，低区可以是网中的开口。应理解根据表面形貌，还可以存在多个中间区。然而，为了获得所需的美学外观，根据本发明一些实施方式，可渗透膜102与高区112和低区114的图案尺寸上协调。在其它实施方式中，可渗透膜还可以与中间区尺寸上协调。
在一实施方式中，纺织品108的表面形貌可以包含高区112和低区114的图案，在替代性实施方式中，表面形貌可以包括重复图案。例如，针织和织造材料可以具有重复图案，并且非织造材料可以具有重复图案或非重复图案。在可渗透膜外表面上纺织品图案尺寸上协调可能有利于提供看起来更像纺织品的层压体和/或服装。
取决于纺织品的类型，从高区112到相邻低区114的垂直位移可以是大于或等于10微米(μm)，大于或等于15μm，或大于或等于400μm。垂直位移可以通过高区和低区中相邻峰和谷之间的高度差值确定。垂直位移沿着垂直于层压体100的轴，并且由高区112的最高部分至低区114的最低部分进行测定。为了解决图案上的轻微变化，可以使用平均垂直位移。就范围而言，从高区112至低区114的垂直位移的范围可以为10μm至600μm，10μm至500μm，10μm至400μm，10至300μm，或10μm至200μm。
为了类似于纺织品108的外观，可渗透膜102与纺织品108表面上的高区112和低区114的图案在尺寸上协调。尺寸上协调的可渗透膜还可以包括高区1116和低区118。术语“尺寸上协调”或“尺寸协调”等是指具有与纺织品表面上的高区和/或低区相对应的形貌的外表面。如图4A和图4B所示，图4A的纺织品108的表面110上的低区112(圆圈的)对应于图4B中可渗透膜102的外表面106上的低区118，由此形成纺织品层压体100的织构化表面。类似于图4C和4D中所示的开放式网针织物，低区112是纺织品108中的开口，并且高区114是针织物中的交叉点，其对应于图4D中的可渗透膜102的外表面106上的高区116，由此形成纺织品层压体100的织构化表面。
在一实施方式中，测定外表面上相邻高区和低区中水平位移(H)相对于峰和谷的垂直位移(V)的比率。H/V比率可以用于比较纺织品表面与可渗透膜外表面。在一实施方式中，H/V比率大于或等于0.5，大于或等于1，大于或等于1.5，或大于或等于2。换句话说，在一些实施方式中，相邻高区和低区之间的水平位移(H)大于或等于相邻峰和谷之间的垂直位移(V)。就范围而言，H/V比率可以是0.5至100,1至100,1至50或1至20。具有大于100的H/V比率是不利的，因为外表面可能看起来光滑或没有纹理，因此没有纺织品的视觉外观。尺寸协调通过选择纺织品表面和可渗透膜外表面上相邻高区或低区数量(例如5个相邻低区)来确定。应当能够理解，可以选择任意数量(5至100)的高区或低区，只要在针织品表面和可渗透膜外表面上测定相同数量的高区或低区即可。如果如图4A所示选择低区，则通过纺织品108上的低区112的中心绘制至少一条直线(或一系列直线)以获得总累积位移长度(A)。为了使纺织品的特征或区域与渗透膜的特征或区域最佳匹配相关，将线条绘制在一个区域(由正方形表示)内。该区域应足够大以捕获在纺织品和可渗透膜之间进行比较的至少5个相应的高区或低区。在可渗透膜102上的类似区域内，与纺织品上相似的图案的另一条线或一系列线和总累积位移长度(B)通过相同数量的低区118的中心来绘制。在一实施方式中，尺寸上协调的来自可渗透膜表面的单独直线位移总数(线(B)的位移长度)占相应纺织品表面上单独位移总数长度(线(A)的位移长度)的20％内(即，+/-20％)、15％内或10％内。换言之，尺寸上协调的通过可渗透膜外表面区域上的一定数量的相邻和相应的高区和/或低区中心的各个直线位移占相应纺织品表面区域上通过所述一定数量的相应和相邻特征中心的各个直线位移总数的20％内、15％内或10％内。当总位移变化很大(超过20％)时，可渗透膜的外表面不类似于下层纺织品。
如上所述，纺织品的表面形貌可以具有高区和低区的重复图案。当可渗透膜与纺织品表面上的高区和低区的图案尺寸上协调时，可渗透膜的外表面上容易地检测到重复图案。这进一步为纺织品层压体或由纺织品层压体构造的服装提供了所需的美学外观。
纺织品108的内表面可以具有类似于表面110或不同于表面110的表面拓扑。内表面122可以穿在穿着者身上并且可以曝露于来自穿着者的湿气，但是并不曝露于环境。
本文所述的纺织品层压体是透气的，并且当按照本文所述的MVTR测试方法进行测试时其湿气渗透率(MVTR)大于或等于1000g/m2/24小时、大于或等于5000g/m2/24小时、大于或等于10000g/m2/24小时、大于或等于15000g/m2/24小时、大于或等于20000g/m2/24小时、大于或等于25000g/m2/24小时、或大于或等于30000g/m2/24小时。具有高MVTR提高了穿着者感觉到的舒适度。
如本文所述，可渗透膜102朝外，所以可渗透膜曝露于湿气、雨水、光和空气。换言之，朝外的可渗透膜曝露于环境。当层压体用作服装时，朝外的可渗透膜102是可见的。特别是，外表面106是可见的。相反，纺织品108并不会曝露于环境，并且不是可见的。由于可渗透膜102的可见性，有利的是外表面106类似于织物的表面形貌，以增加穿着者对服装或衣服的接受度。
使朝外的可渗透膜类似于纺织品的一个优点是不需要在可渗透膜的两侧上具有保护性纺织品层，因此导致不太笨重的纺织品层压体。本文所述的纺织品层压体还可以是轻质的，并且其质量/面积可以是不大于250g/m2、不大于200g/m2、不大于175g/m2、不大于100g/m2、或不大于75g/m2。
在一实施方式中，当与例如具有外纺织品表面的防液层压体相比，本文所述的纺织品层压体具有低吸水性的外薄膜表面。在一些实施方式中，当根据吸水率测试草案(WPRTP)测试时，本文所述的纺织品层压体具有不大于约10g/m2的吸水率。WPRTP基于DINEN 29 865(1993)的邦德斯曼测试。在其它实施方式中，形成了吸水率不超过约50g/m2、不超过约25g/m2、不超过约20g/m2的纺织品层压体。就范围而言，形成了吸水率为5g/m2至45g/m2、特别是10g/m2至20g/m2的纺织品层压体。
根据本发明实施方式的可渗透膜可以是合适的水蒸气可渗透膜。在一实施方式中，可渗透膜可以包括整体式膜，特别是由亲水性聚合物如聚氨酯和/或聚醚-聚酯制成的整体式膜。在另一实施方式中，可渗透膜可以是多孔膜，特别是由疏水性聚合物制成的多孔膜，例如，含氟聚合物、聚氨酯、共聚醚酯、聚烯烃(例如，聚丙烯和聚乙烯)以及聚酯被认为属于本发明的范围，前提是聚合物材料可以加工形成多孔或微孔膜结构即可。特别是，可膨胀含氟聚合物可以用作可渗透多孔膜。可膨胀含氟聚合物的非限制性例子包括但不限于膨胀型聚四氟乙烯(ePTFE)、膨胀型改性PTFE、膨胀型PTFE共聚物、氟化乙烯丙烯(FEP)和全氟烷氧基共聚物树脂(PFA)。例如，基于总聚合物重量，ePTFE的共聚物可以包含0.05重量％至0.5重量％的聚氟丁基乙烯(PFBE)共聚单体单元。PTFE、可膨胀改性PTFE、和膨胀型PTFE共聚物的合适可膨胀掺混物进一步在如下文献中描述：美国专利第5,708,044号；美国专利第6,074,738号；美国专利开第6,541,589号、美国专利第7,531,611号、美国专利第8,637,144；号和美国专利第9,139,669号，其全部内容和公开通过引用纳入本文。应理解为了便于讨论，多孔膜可以被称为ePTFE层。然而，应理解在一些实施方式中，本文所述的任意合适的多孔膜可与本申请中描述的任意ePTFE层互换使用。
例如，适用于层压体的可渗透膜的单位面积质量可以是不超过80g/m2、不超过60g/m2、不超过约50g/m2。还可能希望可渗透膜的的单位面积质量大于约10g/m2，或大于18g/m2。在一些实施方式中，可渗透膜的单位面积质量可以是19g/m2至60g/m2。
在一实施方式中，可渗透膜具有孔，所述孔足够开放以提供性质，如湿气渗透性以及空气可渗透性。可渗透膜的孔隙率或孔体积可以是70至95％。在一实施方式中，可渗透膜可以是微孔膜。
在一实施方式中，可以获得所期望的美学外观，同时维持可渗透膜的基本均匀的厚度。可渗透膜的厚度取决于具体应用，并且大致为10μm至120μm,、20μm至115μm、或45μm至100μm。基本均匀的厚度是指高区中的可渗透膜的厚度与低区中的可渗透膜的厚度相差在20％之内、10％之内、或5％之内。厚度基本均匀的一个优点是可渗透膜没有以导致外表面物理性质和/或外观降低的方式变形或应变。与可能导致不希望的薄区域和不均匀厚度的压花不同，本文所述的实施方案提供了基本均匀的厚度，其有助于保持可渗透膜的物理性质。
在一些实施方式中，可渗透膜的内表面104可以变形或者可以在纺织品108的高区112或低区114周围部分变形。这会导致内表面104偏离尺寸协调的外表面106发生扭曲。内表面104的变形是可能的，只要该变形不会对外表面的尺寸协调或可渗透膜的基本均匀的厚度产生不利影响即可。
在另一实施方式中，纺织品层可以包括至少两层可渗透膜，如图3所示。
如上所述，纺织品层压体100包括具有第一内表面104和外表面106的第一可渗透膜102，其中，纺织品108附着到内表面104，并且外表面106与高区和低区尺寸协调。此外，纺织品层压体包括第二可渗透膜130，在包含高区112和低区114的表面110的相反侧上第二可渗透膜130附着到纺织品层130。在一实施方式中，第二可渗透膜130可以是如本文所述的多孔膜，例如ePTFE层。不受限制的情况下，第二渗透膜130可具有0.1μm至200μm的厚度。
在一些实施方式中，第一可渗透膜102可以具有不同于第二可渗透膜130的构型。特别是，可以通过使第一和第二可渗透膜中的至少一个呈防水性来提供层压体。因此，有利的可能是使用防水的第二可渗透膜130和相对于静水液态水压具有较低阻力的第一可渗透膜102来构造层压体，因此第一可渗透膜102根据DIN EN 343(2010)的要求并不被认为是防水的。例如，第一可渗透膜可以是多孔膜，特别是由疏水性材料制成的多孔膜，其相对静水液态水压的阻力仅为至少500Pa，特别是至少1000Pa。第二可渗透膜可以具有与整体式膜组合的多孔膜构造，或具有整体式涂层。
此外，第二纺织品132附着到第二可渗透膜130，从而使第二可渗透膜130成为不曝露于环境的内层。如图3所述，第二可渗透膜130不需要与纺织品108或132尺寸上协调。第二纺织品132的内表面134可以具有类似于表面110或不同于表面110的表面拓扑。内表面134可以穿在穿着者身上并且可以曝露于来自穿着者的湿气，而不曝露于环境。
在一些实施方式中，层压体还可以包括空气不可渗透聚合物层。空气不可渗透聚合物层是水蒸气可渗透的，并且传输单独的水分子穿过其分子结构。该该现象是众所周知的。但由于其性质，液体和气体的大量运输受到抑制。空气不可渗透的聚合物层非常薄，并且用作支撑和阻挡层而不会损害渗透膜的表面形貌的视觉外观。空气不可渗透的聚合物层可以是整体式和/或疏水性涂层，例如，聚氨酯、共聚醚、共聚酯或硅树脂。合适的空气不可渗透的聚合物层还记载于美国专利第6,074,738号中，其全部内容和公开通过引用纳入本文。
在一些应用中，可能需要将颜色、设计或其他印刷材料添加到朝外的可渗透膜中。将颜色添加到朝外的多孔膜的示例在美国专利第9,006,117号、第9,084,447号、和第9,215,900号中描述，其全部内容和公开通过引用纳入本文。在一个实施方式中，可渗透膜的孔是足够开放的，以允许着色剂和疏油组合物的涂层进行渗透，如美国公开第2014/0205815号中所述，其全部内容和公开通过引用纳入本文。在本发明的一实施方式中，可以提供包含多层不对称ePTFE的可渗透膜。不对称ePTFE可以包括具有开放微结构的第一ePTFE层和具有紧密微结构的第二ePTFE层。本文所用的术语“开放”与“紧密”相反，表示“开放”的微结构的孔径比“紧密”的微结构的孔径大，如表征孔径的泡点或任意合适的方式所示，如平均原纤维长度。应理解较大的平均原纤维长度表示更“开放”的微结构(即，较大的孔径)和较低的泡点。相反地，较短的原纤维长度表示更“紧密”的微结构(即，较小的孔径)和较高的泡点。着色剂涂料组合物包含粒度足够小以匹配到第一ePTFE层孔内的颜料。平均直径小于约250纳米(nm)的颜料微粒可用于形成持久的颜色。另外，用于所述纺织品层叠体的涂料组合物一般还包含粘结剂，其能够润湿ePTFE基材并将颜料粘结到孔壁上。可使用多种颜料或通过改变一种或多种颜料的浓度、或通过这些技术的组合来施涂多种颜色。另外，可以固体、图案或印刷的形式施涂涂料组合物。用于着色含氟聚合物和其它合适聚合物膜材料(如聚氨酯)的施涂方法是本领域技术人员已知的，并且包括但不限于：转移涂布、丝网印刷、凹版印刷、喷墨印刷和刮涂。
可以提供赋予功能的其它处理，例如但不限于在可渗透膜的外表面缺乏所需水平的疏油性和疏水性的地方赋予疏油性和疏水性。疏油性涂层的例子包括例如含氟聚合物，如氟丙烯酸酯及其他材料，例如美国专利公开第2007/0272606号中教导的那些材料，其全部内容和公开通过引用纳入本文。疏油性也可以通过用渗透水蒸气的疏油性聚合物的连续涂层涂覆形成外表面的可渗透膜的至少一个表面来提供。可以使用的疏油涂层的类型包括如下涂层：全氟聚醚、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物或具有氟化烷基侧链的共聚物。
在一个任选的实施方式中，可渗透膜可包括连续或不连续的涂层，以进一步提供耐磨性。耐磨涂层可以喷涂、涂覆或印刷在外薄膜表面上。耐磨涂层可包括例如聚氨酯、环氧树脂、硅树脂、含氟聚合物等，用于改进层压体的耐磨性。耐磨材料的不连续图案可以是连续线或网格的形式，或者是耐磨聚合物的无连接体(unconnected bodies)的形式，例如点、V形、离散线、离散元素或其他不连接的形状。耐磨涂层可以包含微粒。在一实施方式中，耐磨聚合物材料可以覆盖可渗透膜膜外表面的30％至80％、40％至75％以及典型地50％至70％。耐磨涂层还记载于美国专利第9,084,447号中，其全部内容和公开通过引用纳入本文。
此外，在织物上使用的耐磨涂层(例如如美国公开第2010/0071115号中所述的那些，其全部内容和公开通过引用纳入本文)也可以在本文所述的可渗透膜上使用。通过用聚合物点作为耐磨树脂涂覆可渗透膜的表面并使聚合物点的平均最大直径等于或小于0.5mm，可以改进可渗透膜的耐磨性而不损害层压体的外观。此外，通过使表面涂布量为0.2g/m2至3.0g/m2聚合物点，可以实现耐磨性和轻量化。
本文所述的纺织品层压体可以例如在服装构建中使用，例如但不限于在衣服、鞋、帐篷、盖子和露营袋中使用。服装可以包括但不限于：衬衫、背心、外套、夹克衫、长裤、短裤、手套(gloves)、棒球手套、短袜、鞋子和/或帽子。根据各服装项目所需的优点、特征和性能，服装项目可以在其构造中至少部分包括这些层压体。在一实施方式中，服装可以在特定区域中包括所公开层压体，并且该区域例如但不限于肩部部分、肘部部分、膝盖部分、或袖子部分。在该实施方式中，服装的剩余部分可以包括不同的层压体或织物。这些区域还可以包括其中需要所期望美学外观的高度可见的区域。
本文的说明书中详细描述了本发明的一种或多种实施方式。通过说明书和权利要求书，不难了解其他的特征、目的和优点。下述的实施例旨在进一步说明本文记载的方法和构成的特定方面，并非意图限定权利要求书的范围。
实施例
测试方法
应理解，虽然下文描述了某些方法和设备，但本领域普通技术人员确定适用的任何方法或设备也可选择性地采用。
防液(防水)测试——苏特
为了确定保护性屏障织物是否防液(例如，防水)，使用苏特测试过程(其基本上基于ISO 811(1981)中的描述)。该过程通过将水迫向着测试样品的一侧并且观察用于指示水已经穿透样品的另一侧来为正在测试的样品提供低压挑战。
将密封的接缝测试样品夹紧并密封在夹持样品的夹具中的橡胶垫圈之间，以使得可以将水施加到直径3英寸(7.62厘米)的样品区域。以1磅/平方英寸标准规格(psig)(0.07巴)的空气压力将水施加到样品一侧。在对织物层压体进行测试情况下，将水施加到表面或最外侧。目测观察3分钟样品相对侧在接缝边缘处出现的任意水迹象(通过芯吸或出现液滴)。如果没有观察到水，则样品通过了测试，并且样品被认为是防液的。
单位面积质量
根据ASTM D 3776(2013)(用于织物单位面积质量(重量)的标准测试方法)测试方法(选项C)，使用合适的天平测定样品的每单位面积质量。在称重试样之前对天平进行重新校准，并且重量以盎司至精确值半盎司来记录。将该值转换为克/平方米(g/m2)记录于本文。
膜的厚度
为了测定可渗透膜材料的厚度，将可渗透膜或纺织品层压体放置在合适校准的卡规的两块板之间。在各样品的至少四个区域中进行测定。将这些多次测定的平均值记录为各样品的厚度值。
湿气渗透速率(MVTR)测试
各样品的湿气渗透率按照ISO 15496(2004)的常规教导来确定，不同之处是，基于设备的水蒸气渗透率(WVPapp)并使用以下式进行换算方程，将样品的水蒸气渗透率(WVP)换算为MVTR湿气渗透率(MVTR)。
MVTR＝(ΔP值*24)/((1/WVP)+(1+WVPapp值))
吸水率测试草案(WPRTP)
WPRTP是基于DIN EN 29 865(1993)的邦德斯曼(Bundesmann)测试，并使用DIN EN29865(1993)中规定的雨水测试确定纺织品结构的吸水性能。邦德斯曼测试使用产生雨水的雨水单元，所述雨水由水体积、液滴大小以及雨水装置与测试样品间距离限定。测试运行10分钟。
雨水单元包括液滴形成单元，其通过相应的液滴形成元件(例如喷嘴)产生约300个相同尺寸的液滴，液滴散布在覆盖约1300cm2的面积并且直径为406毫米(mm)的圆形水平延伸区上。当离开相应的液滴形成元件时，形成的各液滴应具有约4mm的直径和约0.07毫升(ml)的体积。
为了进行测试，使用经校准的天平称重8英寸×8英寸(20cm×20cm)的正方形样品，其读数精确到0.1毫克(mg)，所述天平可从俄亥俄州哥伦布市的梅特勒-托利多公司(Mettler Toledo)获得，产品号为AG104。然后将样品置于ASTM D751“涂覆织物的标准试验方法”第41至49节“流体静力学方法B”中所述的流体静力学试验机中，其具有4.25英寸(10.8cm)直径的圆形挑战区域。放置样品，使设计作为朝外的表面的层压体表面受到水的作用，水压为0.7磅/平方英寸(psi)(48毫巴)，作用时间为5分钟。注意确保在放置或移除过程中样品的背侧没有残留的水粘附或吸收，因为这将会改变读数。在曝露后，将样品从测试仪中取出并再次以上述天平上称重。由于用于将样品保持在适当位置的高夹持压力，假设所有重量增加来自在4.25英寸(10.8cm)直径圆形的挑战区域中所吸收的水。吸水率基于该区域使用以下计算转换为克/平方米。
关于测试设备和测试过程的其它细节，参考DIN EN 29865(1993)。
实施例1
根据美国专利第3,953,566号的教导，湿气可渗透的微孔聚四氟乙烯(PTFE)膜由PTFE树脂生产并加工为膨胀型聚四氟乙烯(ePTFE)膜。ePTFE膜具有另外的疏油涂层和空气不可渗透的第三聚氨酯聚合物，如美国专利第6074738中所述。纺织品是重量115g/m2(Sofileta Part/article Calou:Sofileta SAS,38311Bourgoin-Jallieu,Cedex，法国)的聚酰胺/弹性纤维的掺混物针织物。如美国专利第4,532,5316号中所述通过凹版印刷可湿固化聚氨酯粘合剂的点图案，将针织纺织品层压到ePTFE膜的暴露的ePTFE侧(非聚氨酯涂覆的一侧)。将ePTFE膜的粘合剂印刷侧以夹持作用压到针织纺织品的一侧，然后通过经加热的辊以形成2层的层压体。使湿固化粘合剂固化48小时。
图5A是根据实施例1的层压体的纺织品表面的照片。图5B是根据实施例1的层压体的薄膜表面的照片。图5C显示出根据实施例1的层压体横截面的扫描电子显微照片(SEM)。
实施例2
提供重量为32g/m2的聚酯针织纺织品(型号：A1012，格伦雷文技术织物公司(GlenRaven Technical Fabrics LLC)，北卡罗来纳州柏林顿27217，美国)。根据美国公开第2014/0205815提供ePTFE膜。如美国专利第4,532,316号中所述通过凹版印刷可湿固化聚氨酯粘合剂的点图案，将针织纺织品层压到ePTFE膜的一侧。将ePTFE膜的粘合剂印刷侧以夹持作用压到针织纺织品的一侧，然后通过经加热的辊以形成2层的层压体。随后将层压体在低张力下通过190℃的烘箱热处理加工，停留时间为105秒。
图7A是根据实施例2的层压体的纺织品表面的照片。图7B是根据实施例2的层压体的薄膜表面的照片。图7C显示出根据实施例2的层压体横截面的扫描电子显微照片(SEM)。
实施例3
提供重量为32g/m2的聚酯针织纺织品(型号：A1012，格伦雷文技术织物公司(GlenRaven Technical Fabrics LLC)，北卡罗来纳州柏林顿27217，美国)。获得聚氨酯热塑性25微米薄膜(型号PT1710S，科思创公司(Covestro)，Fairview Way，南迪尔菲尔德，马萨诸塞州01373，美国)。
一个Geo.Knight平压压印机加热至300°F(149℃)，并且在压印盘下样品材料从底部到顶部分层如下：10毫米硅橡胶垫、蜡防粘纸、具有最上面的线圈纵行(wale)的A1012针织物、TPU PT1710S薄膜、蜡防粘纸。使得经加热的压印盘降低以压缩层状样品并向手柄施加轻微压力使得硅橡胶垫稍微压缩25秒。然后压印盘清楚地提离样品，并样品一旦冷却就取出。去除蜡纸并保留样品用于测试和评估。
图8A是根据实施例3的层压体的纺织品表面和薄膜表面的照片。图8B是根据实施例3的层压体的纺织品表面的照片。图8C显示出根据实施例3的层压体横截面的扫描电子显微照片(SEM)。
比较例A
得到由聚酰胺针织物和膨胀型聚四氟乙烯(ePTFE)微孔膜制成的两层56g/m2的层压体(GORE-
Figure BDA0002496186690000161
生活方式内衬材料(lifestyle liner material)，型号LNER000000，(英国)WL戈尔联合有限公司(WLGore and Associates(UK)Limited)，Kirkton CampusLivingston，英国)。通过在标准家庭洗衣循环中洗涤使层压体折曲，然后在60℃下进行滚筒干燥直至干燥，然后检查尺寸协调和H/V比率。
图9A是用表面测定装置观察的根据比较例A的层压体的纺织品表面的图片。图9B是用表面测定装置观察的根据比较例A的层压体的薄膜表面的图片。如图9A和9B所述以及如下表1所示，观察到在膜上比较例A的表面形貌图案并没有与下层纺织品尺寸协调。
比较例B
将18g/m2的聚酰胺织物(Asahikasei Advance Inter 671)层压到膜上。根据US2014/0205815A提供ePTFE膜。如美国专利第4,532,316号中所述通过凹版印刷可湿固化聚氨酯粘合剂的点图案，将织造纺织品层压到ePTFE膜的一侧。将ePTFE膜的粘合剂印刷侧以夹持作用压到针织纺织品的一侧，然后通过经加热的辊以形成2层的层压体。使湿固化粘合剂固化48小时。通过在40℃下在标准家庭洗衣循环中洗涤使层压体折曲，然后在60℃下进行滚筒干燥直至干燥。
图10A是根据比较例B的层压体的照片。图10B显示出根据比较例B的层压体横截面的扫描电子显微照片(SEM)。如图10A和10B所述以及如下表1所示，观察到在膜上比较例B的表面形貌图案并没有与下层纺织品尺寸协调。
测试
在根据本发明的层压体样品和对比的层压体样品上进行MVTR、防水性、质量/面积、厚度和根据本文所述的测试方法的测定。此外，使用表面光度仪(Nanovea ST400 STILMG140：纳米维拉(Nanovea)，6Morgan Ste，爱尔文，加利福尼亚州92618，美国)测定水平位移与最大垂直位移(H/V)的平均比率。表面光度仪是一种精确测定并显示表面形貌尺寸的非接触式方法。产生二维图，显示在由比色卡或灰梯尺表示的X、Y表面区域上的垂直Z平面高度差。X和Y表面区域也可以使用反射光强度成像。
表面光度仪扫描在至少6×6mm或更大的区域上产生，以能够比较至少5个主要特征。对于薄膜或膜表面上的各主要特征区域(在织造或针织纺织品的情况下将是重复特征区域)，测定主要特征区域内在相邻的高区和低区上的最高点和最低点(峰到谷)之间的最大垂直位移，并且还要注意这两点之间的水平位移。水平位移/最大垂直位移的比率是单个膜或薄膜表面主要特征区域的H/V比率。各主要特征区域的各个值在5个相邻区域上进行平均，以获得对于所扫描区域的平均H/V比率。
通过检查层压体膜形貌图像并在视觉上识别至少五个不同的相邻位置上的相似主要特征来确认层压体膜形貌和纺织品形貌之间的尺寸协调。通常使用Z平面高度差图像，但是取决于膜表面，还可以使用表面光度仪的反射光特征来获得X和Y二维协调形貌图像。标记至少五个相邻的主要特征中心相对于彼此的间隔或将其应用于计算机产生的层压体膜表面的图像上。
然后将该膜表面间隔位置图像转置到来自表面光度仪的纺织品形貌图像上并进行取向以使相应的主要特征中心位置最佳协调。将纺织品表面图像的主要对应特征的中心间隔位移与在最佳拟合条件下的膜表面间隔位置图像上的中心间隔位移进行按如下进行比较。在上述的至少五个连续且相邻的主要特征中心之间的纺织品表面图像上绘制直线位移线，从而基于中心取向将中心连接成大致直线或尽可能接近直线的图案。然后在相应的至少五个连续且相邻的主图案的中心之间的膜表面图像上绘制直线，这些线以与纺织品图像上的至少五个相似的图案连接中心。如果上述纺织品和膜图像中各个直线位移的总位移在20％以内，则认为纺织品和薄膜图案在尺寸上是协调的。
结果显示于表1中。
表1
Figure BDA0002496186690000181
如表1所示，实施例1-3证实平均H/V比率大于1，表明膜的外表面具有可变的表面形貌。此外，因为实施例1至3满足在本文其中其它地方限定的位移标准，它们被认为与纺织品表面上的高区和低区图案在尺寸上协调。相比之下，由于外表面的形貌，比较例A和B没有高区和低区之间的位移相关性，因此比较例A和B的外表面没有尺寸协调。
当检查较大的表面区域(例如服装)时，出于实际原因，按如下在采样区域上判断尺寸协调。在纺织品层压体或服装上的对象区域内随机选择100mm x 100mm的样品区域。在该样品区域中，随机选择另外三个6×6mm或更大的小区域，并如上所述在每个区域上进行表面光度仪扫描。如果根据上述定义确定所有三个小区域的纺织品和层压膜图像的尺寸协调，则认为服装或纺织品层压体在尺寸上协调。
所附权利要求的组合物的范围不受本文所述的具体组合物的限制，本文所述的具体组合物旨在说明权利要求的一些方面，并且功能上等同的任何组合物都在本公开的范围内。除了本文显示和描述的之外，组合物的各种变化意图落入所附权利要求的范围内。此外，虽然具体描述了这些组合物中的仅某些代表性组合物和方面，但其他组合物意图落入所附权利要求的范围内。因此，本文明确提及了步骤、元件、成分或组成的组合；然而，即使没有明确说明，也包括步骤、元件、成分和组成部分的所有其它组合。本文引用的所有出版物、专利和专利申请通过引用全文纳入本文以用于所有目的。

Claims (20)

1.一种服装，其包含：
纺织品层压体，所述纺织品层压体包括：
水蒸气可渗透的朝外的保护膜，其包括内表面和外表面；以及
附着于保护膜内表面的纺织品，
其中，所述纺织品具有拥有高区和低区图案的表面，
其中，所述纺织品包括织造或针织材料，
其中，所述保护膜的外表面具有表面形貌，所述表面形貌与纺织品表面上的高区和低区图案在尺寸上协调，并且
其中，所述尺寸协调以大于或等于0.5的H/V比率发生，其中，H/V比率限定为在保护膜外表面上相邻的高区和低区之间的水平位移(H)相对于高区中的峰和相邻低区中的谷之间的垂直位移(V)的比率。
2.如权利要求1所述的服装，其特征在于，所述尺寸协调还以大于或等于1的H/V比率进行。
3.如权利要求1所述的服装，其特征在于，所述尺寸协调还以1至100的H/V比率进行。
4.如权利要求1所述的服装，其特征在于，来自保护膜外表面的单独直线位移总数占纺织品表面上单独直线位移总数的20％以内。
5.如权利要求1所述的服装，其特征在于，在保护膜外表面上的高区与相邻低区的垂直位移为10至600微米。
6.如权利要求1所述的服装，其特征在于，表面形貌包括重复图案。
7.如权利要求1所述的服装，其特征在于，保护膜内表面的至少一部分围绕织物的高区或低区中的至少一个变形。
8.如权利要求1所述的服装，其特征在于，保护膜并未压花。
9.如权利要求1所述的服装，其特征在于，保护膜具有均匀的厚度。
10.如权利要求1所述的服装，其特征在于，保护膜还包含着色剂。
11.如权利要求1所述的服装，其特征在于，保护膜还包括耐磨涂层。
12.如权利要求1所述的服装，其特征在于，保护膜外表面设置有在外表面上的额外整体式和/或疏水性涂层。
13.如权利要求1所述的服装，其特征在于，保护膜包括多孔膜。
14.如权利要求13所述的服装，其特征在于，所述多孔膜是聚四氟乙烯、膨胀型聚四氟乙烯、聚氨酯、共聚醚酯、聚烯烃、聚酯、或它们的组合。
15.如权利要求1所述的服装，其特征在于，保护膜包括整体式膜。
16.如权利要求15所述的服装，其特征在于，整体式膜是聚氨酯、聚醚-聚酯、或它们的组合。
17.如权利要求1所述的服装，其特征在于，所述服装选自下组：衬衫、裤子、手套、鞋子、帽子、和夹克衫。
18.如权利要求1所述的服装，其特征在于，外表面形成了服装曝露于环境的最外侧。
19.如权利要求1所述的服装，其特征在于，服装包括纺织品层压体构成的至少一个区。
20.如权利要求19所述的服装，其特征在于，所述至少一个区是肩部部分、肘部部分、膝盖部分、或袖子部分。
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