CN1586884A - 一种隔热保温柔软薄型复合织物、制备方法及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种隔热保温的、柔软轻薄型纺织结构材料及其制备方法与用途，其特征在于材料的一面可承受高温、低温或高、低温复合作用，一面保持5～35℃近室温状态的复合织物结构。该结构材料是由一面为耐高、低温的高性能的涂层织物，另一面为柔软、舒适、防霜、防凝露的涂层织物，中间为多层隔热的高聚物与金属复合膜构成的复合织物，多层复合间可带厚度、尺寸稳定的衬网织物。复合织物的自然厚度在3～12mm，实际压实厚度在1～3mm；平方米重量在150g/m²～550g/m²，为完全密闭，可粘合与缝制的，适于环境条件－130℃～120℃的隔热与防护材料。该复合织物可用于服用材料、体育用品、帐篷类、材料工程材料和军事与航天用材料。

Description

一种隔热保温柔软薄型复合织物、制备方法及其用途

技术领域：

本发明属纺织复合材料和技术用纺织品领域，涉及人体或环境温度隔热与防护的轻薄柔软材料技术，是一种隔热保温柔软薄型复合织物、制备方法及其用途，该复合织物可适用于军事、地质勘探、海洋、航天、体育、救护等特殊场合的人体防护和环境隔热。

背景技术：

人体防护是防护材料研究的起因，柔软防护材料是人类探索世界和宇宙时，在特殊场合下仍能正常操作移动的必要条件。大多高性能的柔性防护材料研究与专利(KoTse-Hao.Fire-fighting appliance.USP 5153055，1992；Smith WN，Burnham T.Fireblocking textile insulation.USP 5776745，1998；Fujita M，Wakuta Y，Kumakawa S.Protective goods.USP 5935882，1999；Beckmann FD.Heat and Sound insulationelement.EP 1028202，2000；Albrecht G，Sickinger A，Schmuhl HJ.Casing for a thermalturbo machine having a heat-insulating liner.USP 4405284，1983)起始于这些特殊场合应用的要求。其基本要求是轻，减少负担；柔，便于运动和减少障碍与能耗；防护，抵御各种热、光、电作用与辐射；防止物体力的撞冲和生物体或危害性气、液、固体的侵害。其中温场的防护，即冷环境和热环境与人体的隔绝是其中最为基本的内容。如太空中的冷与辐射热环境，极地、火山探险等环境。

目前对冷、热环境的防护大都采用两种方法，一是采用刚性体制造躯壳或可移动结构体，虽防护效果好，可控制好，可容纳多人，但较笨重、机动性差，成本高；另一是采用柔性材料制作防护服直接用于人体和需要控温，又能无阻碍运动的操作机构，虽防护效果略差，但轻质、柔软、机动性强、合体直接防护。当然有刚柔性材料结合的热隔绝防护材料，但刚性部分大多为关节和不动部位，且兼顾其他防护。因此从本质上说，温场的隔绝与防护，柔性材料本身材料的优质隔热性能和其柔软、轻质特征，足以单独形成热防护材料。

由于绝大多数热隔绝防护的要求绝热(即导热系数为零)，密闭(即气体流动或透过等于零)，虽然真空层能理想地做到这一点，但其为刚性体结构。最传统的方式是提供较厚重的纤维絮制品加里衬和外罩布的形式隔温(张玉祥，新型保暖复合织物，中国专利ZL00234313.4，2000；Ellis WG.Protective garments.USP4034417，1977；Anderson CW.Improvements relating to composite laminated sheets.GB1089873，1967；Kosmala H.Hand protection for hot workplaces.WO9722385，1997)。理论上对冷、热环境均适用，但过于厚重，影响运动和携带。因此，采用结构设计和材料组合的方式，提高柔性材料的热隔绝性，降低材料的重量厚度，增加柔性，是人们希望获得和不断探索研究的。

发明内容：

本发明的目的是提供一种隔热保温柔软薄型复合织物。

本发明的目的会是提供上述的隔热保温柔软薄型复合织物的制备。

本发明的另一目的是提供一种上述的隔热保温柔软薄型复合织物包括该织物的用途。

本发明的原理是通过设计复合织物的一面为耐高、低温和密闭性能的涂层织物；另一面为柔软、超薄、不结霜、露的涂层织物；中间为具有反射、隔热、密闭的高聚物金属超薄复合膜，或在该复合膜间再加入极轻质柔软的、厚度和尺寸稳定性好的，可以在复合织物整体变形时，保证复合膜间距离不变的网衬织物，以此构成以一系统、高效和以人为本的热防护体系，实现轻质、柔软条件下的热隔绝与防护。

本发明的复合织物的主要结构和作用为三部分：耐高、低温外层、热隔绝中间层和舒适柔软外层。

a.耐高、低温外层是由高性能涤纶、锦纶或芳纶织物经刮涂、压延涂层处理后形成，起到对外部冷热环境的直接隔离，并保护整体复合织物尺寸和形态的稳定。所用的涂层为硅橡胶、或聚酰亚胺、或聚四氟乙烯。该涂层织物本身不仅具有耐高、低温作用，而且具有密闭、反射热、低导热系数的特征。

b.热隔绝中间层是由若干层(2～20层)高聚物膜与金属层合而成的复合膜组成，或在此复合膜间再加入衬网织物组成。所述的高聚物膜是涤纶、聚四氟乙烯或锦纶膜；所述的金属为铝、铝合金或金；所述的高聚物金属复合膜是由高聚物夹金属的三明治结构的层合结构膜；所述的衬网织物是由涤纶、或锦纶、或芳纶编织成形的网状结构织物。高聚物金属复合膜的作用是两表面的高聚物膜形成低接触导热，中间所夹金属层为高反射性隔热，复合膜本身为密闭不透气材料，由此实现单层的热隔绝作用。由于复合膜为多层材料，因此层间的空间亦可形成气体的热隔绝。而静止空气的导热系数低，故控制层间距离达控制层间气体的对流和复合膜间的接触。复合膜间的稳定距离和避免接触，还可通过膜的起皱处理和加衬网方式实现，前者是增加层间空隙和减少接触面；后者可直接控制层间距，且在复合织物整体变形时，不发生复合膜间距的变化与接触。

c.舒适柔软外层是复合织物的另一面，主要是针对常温条件环境，故大多为使用内层(如防护服)。也有使用为外层，如冷、热机构源的外罩。该层是由锦纶、涤纶、丙纶或其他纺织纤维织物经浸渍涂层或刮涂形成的织物，其柔软、超薄、密闭、且表面起微绒，具有表面吸湿导湿作用和防结霜、凝露的功能。所用的涂层为聚四氟乙烯、或聚胺酯、或硅橡胶。该织物本身是低导热性、轻质材料，并具有良好的力学性能和耐久性。

本发明是通过下述技术方案实现的：隔热保温柔软轻薄型复合织物是由耐高、低温高性能涂层织物1、柔软舒适超薄的涂层织物2和若干层高聚物金属复合膜3或若干层高聚物金属复合膜3加衬网的织物4组成。见附图1和附图2。可通过粘结或缝制成形。各组成织物和膜的构成如下：

a.高性能涂层织物1起特征在于可采用刮涂、压延方法对高性能涤纶、锦纶或芳纶织物11进行涂层12形成的织物。厚度≤1mm；平方米重量≤100g/m²。所述的涂层为硅橡胶、或聚酰亚胺、或聚四氟乙烯。

b.柔软、舒适、超薄的涂层织物2其特征在于对锦纶、涤纶、丙纶或其他纺织纤维织物21的涂层织物。厚度≤0.6mm；平方米重量≤80g/m²。所述的涂层为聚四氟乙烯、或聚胺酯、或硅橡胶。

c.高聚物金属复合膜3其特征在于高聚物微涤纶、或锦纶；金属为铝、铝合金或金，其结构构成为高聚物膜31夹金属层32的复合膜。厚度≤16μm；平方米重≤18g/m²。

d.热绝热中间层是由若干层(2～20层)高聚物金属复合膜构成，或在各复合膜间加入涤纶、或锦纶、或芳纶的衬网织物4构成，其特征在于单独使用高聚物金属复合膜须经折皱处理后相互层叠在一起，而中间衬网结构则不需经过或经过折皱处理。衬网织物的结点厚度是0.2～0.3mm；平方米重≤8g/m²。

e.高性能涂层织物1，柔软、舒适、超薄涂层织物2，高聚物金属膜3，或再加衬网织物4组成的复合织物，是由粘合或缝合的方式成形，其总体自然厚度为3～12mm，实际压实厚度在1～3mm，平方米重量在150g/m²～550g/m²。

与现有技术相比，本发明包括如下优点：

a.复合织物的构成简单，由两层面料，一层主隔热区构成；

b.功能合理、完整，外层既完成承受环境与增强，又提供柔软舒适不结霜、露的接触面，且兼顾隔热性能；中间层不仅隔、反射热量，而且层间储留静止空气隔热。

c.复合织物本身隔热性能和耐冷、热性能优良，而且结构轻巧、柔软，易于携带与储运、折叠、压实；易于使用和运动中的弯曲与变形。

d.组合成形方便，只需粘合，或缝合成形，适用领域广，可用于人体防护和运动机构防护，人体可保持5～35℃近室温状态。

附图说明：

图1复合织物的结构组成示意图(含衬网织物)

图2复合织物的结构组成示意图(不含衬网织物)

图3高聚物金属复合膜层状结构示意图

图4衬网织物结构示意图

图中：

1——高性能涂层织物      11——高性能织物      12——涂层(有部分渗入)；

2——柔软舒适涂层织物    21——柔软超薄织物    22——浸渍涂层

23——微起绒；

3——高聚物金属复合膜    31——高聚物膜        32——金属膜或层；

4——衬网织物            41——结点            42——网线。

具体实施方式：

通过以下的实例有利于理解本发明，但不限制本发明的内容。

实例1

采用本发明的复合织物的结构为不加衬网织物的结构，如附图2。所用内层织物为耐高、低温的高性能涤纶涂层织物，用于内侧冷、热源的保温与隔绝，厚度为0.9mm，平方米重为95g/m²；外层材料为柔软、轻质、防结霜、凝露涂层锦纶织物，厚度为0.6mm，平方米重为80g/m²；中间层采用8层、16层、20层结构，膜的平方米重为16g/m²，厚度为15μm，其隔热效果如下表所示。

复合织物	8层		16层		20层
							(压实厚度)/(平方米重)	(1.75mm)/(316g/m2)		(1.98mm)/(456g/m2)		(2.07mm)/(495g/m2)
内层所围气氛	液氮气    加热空气		液氮气      加热空气		液氮气        加热空气
							内层温度	-100℃	100℃	-100℃	100℃	-100℃	100℃
外层表面温度	-8℃	42℃	2℃	36℃	6℃	32℃
							外表面状态评价	有霜	无变化	无变化	无变化	无变化	无变化
柔软性	无变化*	无变化*	1.0％Δ	0.8％Δ	1.2％Δ	1.1％Δ
							密闭性	好	好	好	好	好	好

*相对常数时的织物的柔软性

Δ相对8层试样的比较

实例2

采用本发明实例一中的16层复合织物，但在16层复合膜间加网衬织物15层，温度条件相同，用于内侧冷、热源的保温与隔绝，内层制冷-100℃，外层环境温度23℃±2℃。测复合织物折叠折痕处的温度与外观效果评价，结果如下。

16层复合织物	有衬网		无衬网
					内层气氛与温度	液氮-120℃	加热120℃	液氮-120℃	加热120℃
外层表面温度	6.2℃	31℃	-5.7℃	43℃
					(压实厚度)/(平方米重)	(2.51mm)/(570g/m2)		(1.98mm)/(456g/m2)
外表观状态评价	无变化	无变化	结霜	无变化

Claims (10)

1.一种隔热保温柔软薄型复合织物，其特征是所述的复合织物是由下述物质构成：一面为耐高、低温的高性能涂层的涤纶、锦纶或芳纶织物；中间为2～20层直接组合的高聚物与金属复合膜，或各复合膜间带有稳定的衬网织物；另一面为柔软、舒适、不结霜和凝露的涂层的锦纶、涤纶或丙纶织物，其表面起微绒。

2.如权利要求1所述的一种隔热保温柔软薄型复合织物中，其特征是所述的耐高、低温的高性能涂层的涤纶、锦纶或芳纶织物中的涂层为硅橡胶、聚酰亚胺或聚四氟乙烯。

3.如权利要求1所述的一种隔热保温柔软薄型复合织物中，其特征是所述的柔软、舒适、不结霜和凝露涂层织物中，所述的涂层为聚四氟乙烯、聚胺酯或硅橡胶。

4.如权利要求1所述的一种隔热保温柔软薄型复合织物，其特征是所述的中间多层高聚物金属复合膜，由中间含有铝、铝合金或金的涤纶或锦纶高聚物，构成为高聚物夹金属的复合膜。

5.如权利要求1所述的一种隔热保温柔软薄型复合织物，其特征是所述的复合织物自然厚度在3～12mm，实际压实厚度在1～3mm，每平方米重量为150g/m²～550g/m²；所述的耐高、低温的高性能涂层的涤纶、锦纶或芳纶织物的厚度≤1mm，平方米重量≤100g/m²；所述的柔软、舒适、不结霜和凝露涂层织物，厚度≤0.6mm，平方米重≤80g/m²；所述的中间多层高聚物金属复合膜厚度≤16μm，平方米重≤18g/m²。

6.如权利要求1所述的一种隔热保温柔软薄型复合织物，其特征是所述的复合织物的中间多层膜间的衬网织物，是由涤纶、锦纶或芳纶编织方法成形的网格化、轻质网状织物。

7.如权利要求1所述的一种隔热保温柔软薄型复合织物，其特征是所述的复合织物的中间多层膜间的衬网织物，其编织点厚度0.2～0.3mm；平方米重≤8g/m²。

8.一种如权利要求1所述的一种隔热保温柔软薄型复合织物的制备，其特征是依次将耐高、低温的高性能涂层的涤纶、锦纶、或芳纶织物，2～20层直接组合的高聚物与金属复合膜，或各复合膜间带有稳定的衬网织物，柔软、舒适、不结霜和凝露的涂层的锦纶、或涤纶、或丙纶织物，采用缝合或粘合的方式制成复合织物；所述的高性能涂层织物，是采用硅橡胶、聚酰亚胺或聚四氟乙烯和刮涂、压延方法对涤纶、锦纶或芳纶织物进行涂层，所述的柔软、舒适、不结霜和凝露的锦纶、或涤纶、或丙纶涂层织物，采用聚四氟乙烯、聚胺酯、或硅橡胶和浸渍或刮涂方法对上述织物进行涂层。

9.如权利要求1所述的一种隔热保温柔软薄型复合织物的用途，其特征是用于服用材料、体育用品、帐篷类、特殊工程材料、军事或航空用防护材料。

10.一种如权利要求9所述的一种隔热保温柔软薄型复合织物的用途，其特征是用于-130℃～120℃条件使用的隔热与防护的材料。

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