CN114302657A - 嵌入式功能层的表面协调 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多层材料，其具有织物基底、功能层、涂层和布置在功能层和涂层之间的织物覆盖层。通过在功能层和涂层之间设置织物覆盖层来改善功能层区域中涂层的附着性。涂层对织物覆盖层的附着性对应于织物基底的附着性。

Description

嵌入式功能层的表面协调

本发明涉及具有功能层和涂层的多层材料。

在纺织品涂层领域，已知为织物基底提供涂层，例如聚合物涂层。作为涂料制剂将涂层施加到织物基底上，由于基底的多孔构造，它可以至少部分渗透到基底中。例如通过硫化产生的涂层对基底的附着性主要基于机械锚固。

还已知以箔、贴纸或印刷结构的形式将功能层施加到织物基底上。这些功能层尤其可以包括导线、传感器或柔性电路载体。已经证明给纺织材料与功能层一起提供另外的、特别是聚合物的涂层是有问题的。由于涂料制剂在很大程度上是为了实现对织物基底的特别良好和持久的附着性，涂层与功能层之间通常表现出不足的附着性。

已知有两种方法解决附着性差的问题：调整涂料制剂或调整功能层的表面。

可以调整涂料制剂以便在功能层上产生更好的附着性。为此目的，大部分相互作用建立在化学基础上，从而在功能层表面上产生涂层的离子键或共价键。然而，改变涂料制剂的组成也会对影响制造过程的性能产生后果，如滴注时间、粘度和表面能等。所得涂层的性质，如柔软性、附着力、耐用性和光学性能，也会受到这些改变的不利影响。

针对现有涂料制剂，功能层表面的调整可以是化学的或物理的。功能层的表面可以通过粗糙化来扩大，以改善涂层的机械锚固。然而，在薄的功能层(例如在纺织工业中经常使用的)情况下，内表面不能达到织物基底的尺寸，因此粗糙化在很大程度上是不合适的。

表面的化学调整旨在改善功能层和涂层之间的化学相互作用。然而在此必要的是涂料制剂得允许这种相互作用，而特别是对于诸如用于个人防护装备领域的耐化学性涂料而言，情况恰恰相反。此外，化学改性会影响功能层单位的功能及其导电性。

从US 2017/0367917 A1已知允许针对不同环境进行热调节的衣服。该衣服有不同的层，层之间也可以设置传感器。

从DE 10 2008 006 969 A1已知一种具有加热装置的手套。提供至少两个封装在腔室中的开关用于设置温度。腔室具有由柔性材料制成的法兰边缘。

从US 2018/0266900 A1已知一种压力传感器，其具有编织在一起的导电纤维和非导电纤维以及压阻纤维。所述压力传感器包封具有导电纤维和非导电纤维的第一电极层。第二电极层具有导电和非导电纤维。压阻层具有压阻纤维并且设置在第一电极层和第二电极层之间。还已知在压力传感器的顶部和底部提供涂层膜。

由此出发，本发明的目的是提供一种具有织物基底、功能层和涂层的多层材料，该涂层在功能层和涂层之间具有改进的附着性。

该目的通过具有权利要求1的特征的多层材料来实现。有利的构造在随后的从属权利要求中说明。

根据本发明的多层材料包括布置在功能层和涂层之间的织物覆盖层。所述多层材料相应地由：基底、功能层、覆盖层和涂层构成。因此，没有尝试在功能层上模仿织物基底的表面特性，而是提供了织物覆盖层，该织物覆盖层与基底一样，由于其多孔结构而允许涂层制剂部分渗透。结果，涂层在覆盖层上的机械锚定与涂层在织物基底上的锚定相当。另一个优点是根据本发明的多层材料的穿戴舒适性。由于功能层通常不具有织物特性，因此它们在穿戴时常常被感到烦扰。使用织物覆盖层，功能层被赋予相应于织物基底的感觉。此外，与传统解决方案相比，功能层对柔韧性的影响更小。这些层，特别是基底、功能层、覆盖层和涂层，各自是单独存在的层，它们不彼此编织、连接、编织或以其他织物形式连接。

所述功能层优选为一种或多种贴纸、印刷结构或这些的组合的形式。功能层是柔韧的并且可以适应基底可能的变形。所述织物覆盖层不限制基底和功能层的柔韧性。

所述功能层优选包括导线、传感器和/或柔性电路载体。传感器可以例如是压力传感器、温度传感器或电流传感器。所述传感器的测量值可以通过导线传导。

为了在功能层和织物基底之间产生粘附性，优选将功能层印刷、层压或粘贴到织物基底上。特别优选在功能层和覆盖层之间同样设置粘附层，以便建立多层材料的足够粘着。在最简单的情况下，所述粘附层与功能层和织物基底之间的粘附层相同。在纺织领域，尤其已知热熔粘合剂，其被施加到功能层上并且在压力和温度下将功能层与覆盖层粘合。一种经济上有吸引力的解决方案是在功能层的两面各提供一个粘附层，并在一个步骤中进行所述层系统(基底-功能层-覆盖层)的粘结。所述粘附层可以施加在整个功能层上或仅局部施加在某些点或区域中。各个粘附层的局部施加可以这样设计，使得层可以相对于彼此推移，这有利于多层材料的柔韧性。

所述织物基底的材料优选由纱线针织、机织或编织。以这种方式获得的材料具有开孔结构，这使得涂层能够被机械锚定。织物覆盖层优选由具有类似开孔表面特性的材料组成，从而涂层也可以锚定在其中。织物覆盖层特别优选由与织物基底相同的纱线机织、针织或编织。在一个特别简单的实施例中，织物覆盖层的材料与织物基底的材料相同。然而，也可以从相同的纱线获得不同的材料，可以例如基底是针织的而覆盖层是机织的。

所述涂层优选为聚合物涂层，特别优选由聚氯乙烯、腈橡胶或聚四氟乙烯组成。可以通过浸渍或喷涂织物层和嵌入的功能层来施加包含聚合物组分的涂料制剂。预先用凝结剂处理织物层可以调节涂料制剂的渗透深度。在进一步的工艺步骤中，涂料制剂被硫化，且聚合物将锚定在织物的多孔结构中。

在另一实施例中，织物覆盖层完全覆盖功能层。覆盖层特别优选地大于功能层并且因此可以覆盖功能层的边缘并且保护它们免于由于作用在它们上的力而脱离。

在多层材料的另一个实施例中，织物覆盖层在功能层的区域中具有间隙。通过覆盖层中的间隙可以实现选择性涂层。在间隙的区域中，涂层最初与功能层直接接触。然而，由于涂层与功能层之间的附着性不足，因此可以去除在这些位点上的涂层，从而使功能层在某些区域露出。

这导致了一个特别优选的实施例，其中涂层在功能层的区域中具有间隙，并且这些间隙与织物覆盖层中的间隙相匹配。这种布置允许触及功能层的暴露区域以及布置在其中的触点和传感器。通过这种方式，由传感器获取的信息可以发送出去并在其它位点做进一步处理。

功能元件优选地布置在涂层上并且与功能层导电或导热接触。导线或其他触点接通方式从功能层通过覆盖层和涂层中的间隙导向涂层上的功能元件。就此，不适合嵌入织物层中的功能元件可以随后固定到涂层上并与功能层接触。

在一个实施方案中，个人防护装备包含根据本发明的多层材料。根据本发明的多层材料特别适用于个人防护装备领域的服装，因为由于嵌入的功能层的纺织感，穿着舒适性基本上相应于没有功能层的服装。所述多层材料也可以像没有功能层的纺织品一样加工。

在另一个实施方案中，针织手套包含根据本发明的多层材料。针织手套毛坯(Handschuhrohling)用作织物基底，功能层和织物覆盖层覆盖在该基底上。具有经嵌入的功能层的手套毛坯可以像没有功能层的针织手套一样进一步加工。

下面参考附图中所示的实施例更详细地解释本发明。展示下：

图1：显示了通过多层系统的横截面，

图2：显示了多层系统的俯视图，在功能层区域上有间隙且在涂层上有功能元件，

图3：显示了图2所示系统的横截面。

图1显示了没有涂层的多层系统的横截面。显示了织物基底1和固定在其上的功能层2，覆盖层4和功能层2之间显示了粘附层3。粘附层3可以由热熔粘合剂构成，其在压力下和在热量的施加下与覆盖层4和功能层2粘合。

所示的覆盖层4超出功能层2，使得功能层2的边缘也与覆盖层4重叠。这种重叠保护功能层2免受可能促使功能层2从织物基底1脱离的局部作用力。

在图中，覆盖层4显示为比基底薄。无论厚度如何，这两层可以由相同的纱线制成。

图2示出了在覆盖层4和涂层5中具有间隙6的多层材料的示例性实施例的俯视图。位于涂层5下面的功能层2用阴影线表示。间隙6重叠并部分地暴露下面的功能层2。在所示的示例性实施例中，位于功能层2上的多个触点8被暴露。功能层2的元件通过导线9与位于涂层5上的功能元件10连接。所述功能元件可以是传感器等。

图3显示了穿过图2所示系统的横截面。功能层2被施加到织物基底1上。功能层2通过粘附层3与基底1粘合。覆盖层4在功能层2上方延伸并且延伸超出功能层2的边缘。覆盖层4具有间隙6，其暴露功能层2上的触点8。涂层5在同一位置具有间隙。导线9从触点8通向功能元件10，该功能元件10布置在间隙附近的涂层上。

本发明所基于的问题可以使用以下示例在技术上很好地解释。例如，基本上由聚酰胺和弹性纤维制成的纱线构成的无缝针织手套形成了织物基底。使用热压工艺将功能层层压到手形区域中的这种织物基底上。所述功能层由热塑性PU(TPU)制成的弹性载体薄膜和印在其上侧面的导线和传感器结构组成。

然后用丁腈层涂敷所述具有功能层的手套。为此，将手套拉到模具上并浸入盐溶液中，当它与盐接触时会凝结。凝结后，洗涤手套以去除多余的盐分。然后干燥手套并硫化丁腈涂层。

与织物基底相比，成品手套的功能层上的丁腈涂层的附着性明显变差。从丁腈涂层从功能层上脱落和脱落的迹象可以看出附着性较差。基于DIN EN 388的磨损测试表明，在不到200次循环后，丁腈层完全从TPU脱离。

在根据本发明的解决方案中，由TPU制成的功能层及其导线在层压之前在其上侧面喷涂有粘合剂层，并且在其上施加由聚酰胺和弹性纤维制成的针织物构成的覆盖层。然后将功能层和施加到其上的覆盖层如上述示例中层压到的织物基底上。接下来是丁腈涂层。

在手套的情况下，织物基底上和功能层上的涂层之间没有光学差异。只有覆盖层的附加层导致的厚度差异是明显的。基于DIN EN 388的磨损测试在覆盖层区域以及织物基底区域实现了超过8,000次循环。

在本发明的另一个实施例中，具有0.5mm平均纤维长度的聚酰胺纤维层被用作覆盖层。这种纤维长度称为短纤维。层压功能层时，功能层上侧的短纤维被部分压入。相应的位置或多或少是凹陷的纤维，因此导致覆盖层的涂层图案不均匀。可以确定，较少压入的纤维对丁腈涂层产生更好的附着性。基于DIN EN 388的磨损测试在丁腈和覆盖层磨损之前在覆盖层区域实现了500到2,000次循环。

在另一个实施例中，将由粘胶和弹性纤维制成的弹性织物施加到功能层的上侧面作为覆盖层。该织物在其下侧面设有热活化粘合剂层。无需喷涂上粘合剂层。在该实例中，织物基底、功能层和覆盖层可以在同一个步骤中层压。

这些示例显示了空气夹杂物形式的光学缺陷，这是由盐溶液对粘胶纤维的润湿不足引起的。因此，腈分散体不均匀地凝结，并且在覆盖层区域几乎没有渗透。基于DIN EN388的磨损测试在丁腈和覆盖层磨损之前在覆盖层区域达到2,000次循环。

参考文献列表

1 织物基底

2 功能层

3 粘附层

4 覆盖层

5 涂层

6 间隙

8 触点

9 导线

10 功能元件

Claims (13)

1.一种多层材料，其包括织物基底(1)、功能层(2)和涂层(5)，其特征在于，织物覆盖层(4)设置在功能层(2)和涂层(5)之间。

2.根据权利要求1所述的多层材料，其特征在于，所述功能层(2)设计为至少一个贴纸或印刷结构的形式。

3.根据权利要求1或2所述的多层材料，其特征在于，所述功能层(2)包括导线(9)、传感器或柔性电路载体。

4.根据前述权利要求中任一项所述的多层材料，其特征在于，所述功能层(2)被印刷、层压或粘合到所述织物基底(1)上。

5.根据前述权利要求中任一项所述的多层材料，其特征在于，粘附层(3)设置在所述功能层(2)和所述织物覆盖层(4)之间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的多层材料，其特征在于，所述织物基底(1)由纱线针织、机织或编织，并且所述织物覆盖层(4)是由相同丝线针织、机织或编织的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的多层材料，其特征在于，所述涂层(5)是聚合物涂层，优选由聚氯乙烯、丁腈橡胶或聚四氟乙烯构成。

8.根据前述权利要求中任一项所述的多层材料，其特征在于，所述织物覆盖层(4)完全覆盖所述功能层(2)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的多层材料，其特征在于，所述织物覆盖层(4)在所述功能层(2)的区域中具有间隙(6)。

10.根据权利要求9所述的多层材料，其特征在于，所述涂层(5)在所述功能层(2)的区域中具有间隙(6)，并且这些间隙(6)与所述织物覆盖层(4)中的间隙相符。

11.根据权利要求9或10所述的多层材料，其特征在于，功能元件(10)布置在所述涂层(5)上并且与所述功能层(2)导电或导热接触。

12.个人防护装备，其特征在于，所述个人防护装备包含根据权利要求1至11中任一项所述的多层材料。

13.针织衬里手套，其特征在于，该手套包含根据权利要求1至11中任一项所述的多层材料。

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