PL224398B1

PL224398B1 - Rozciągalna tkanina kompozytowa oraz sposób wytwarzania rozciągalnej tkaniny kompozytowej

Info

Publication number: PL224398B1
Application number: PL386799A
Authority: PL
Inventors: Takashi Imai
Original assignee: Japan Gore Tex Inc
Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2016-12-30
Also published as: CA2654885A1; JP5049519B2; HK1126448A1; US20090227165A1; CA2654885C; JP2007331228A; HUP0900121A2; EP2027996A1; KR101263542B1; EP2027996B1; KR101390145B1; PL386799A1; CN101466537B; KR20090051006A; HU230777B1; CN101466537A; WO2007145283A1; EP2027996A4; HK1132966A1; KR20130026493A

Description

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy rozciągalnej tkaniny kompozytowej składającej się z folii z ekspandowanego porowatego poli(tetrafluoroetenu) i rozciągalnego płótna, przylaminowanych do siebie oraz sposobu wytwarzania rozciągalnej tkaniny kompozytowej.

Tkanina kompozytowa, składająca się z folii z ekspandowanego porowatego poli(tetrafluoroetenu) (ePTFE) i płótna, przylaminowanych do siebie, jest wykorzystywana w praktyce jako na prz ykład materiał odzieżowy o znakomitej przepuszczalności wilgoci i ochronie przed wiatrem w branży odzieży wyjściowej i tym podobnych. Ponadto tkanina kompozytowa składająca się z folii kompozyt owej o właściwościach wodoodpornych ulepszonych przez nałożenie żywicy przepuszczającej wilgoć na folię ePTFE i płótno, przylaminowane do siebie, jest również wykorzystywana w praktyce jako na przykład materiał odzieżowy o znakomitej przepuszczalności wilgoci i wodoodporności w branży odzieży wyjściowej i tym podobnych. Tkanina kompozytowa składająca się z samej folii ePTFE charakteryzuje się znakomitą przepuszczalnością wilgoci i jest stosowana jako materiał do wyrobu produktów chroniących przed wiatrem lub grubej odzieży zimowej, choć wodoodporność tkaniny kompozytowej składającej się z samej folii ePTFE jest gorsza niż wodoodporność tkaniny kompozytowej składającej się z folii kompozytowej. W przypadku takich tkanin kompozytowych tkanina kompozytowa składająca się z przylaminowanych do siebie folii kompozytowej i rozciągalnego płótna, w celu zwiększenia rozciągalności, jest również znana (patrz dokumenty patentowe 1 i 2, itp. wymienione dalej w tekście)

Na przykład w dokumencie patentowym 1 folia kompozytowa składająca się z folii z ekspandowanego PTFE (tj. spiekanego ePTFE) i warstwy hydrofilowego elastomeru wytworzonej techniką opisaną w dokumencie US Patent Nr 3953566, lub tkanina kompozytowa składająca się z tej folii kompozytowej i włóknistej warstwy zewnętrznej (płótna) jest rozciągana i puszczana, przez co rozciągliwość i zdolność do powracania do poprzedniego kształtu tej folii kompozytowej lub tkaniny kompozytowej wzrastają. W tymże dokumencie patentowym 1, folia kompozytowa lub tkanina kompozytowa jest rozciągana w jednym kierunku, aż odległość między uchwytami wzrośnie z 9 cali (~23 cm) do 18 (~46 cm) tj. około dwukrotnie większej od odległości pierwotnej. Wtedy następuje zwężenie, które sprawia, że szerokość próbki maleje do około 3/8:1/2 cala (0,95:1,27 cm). Gdy twórca niniejszego wynalazku przeprowadził dodatkowy test owego dokumentu patentowego 1, rozciągliwość okazała się niewystarczająca W dokumencie patentowym 2 stwierdza się też, że spiekany PTFE w postaci stosowanej w dokumencie patentowym 1 „ma słabą ciągliwość, ponieważ włókienka są stopione ze sobą i nie ślizgają się względem siebie”, a także wskazuje, iż „rozciągliwość drugiego elementu laminatu jest zmniejszona przez wspomniany wyżej spiekany PTFE, a rozciągliwość laminatu jako całości jest trudna do osiągnięcia”.

Wobec tego w dokumencie patentowym 2 proponuje się, aby PTFE był używany bez spiekania (czyli w postaci niespiekanej). Dokument patentowy 2 opisuje, że w przypadku folii z niespiekanego ePTFE jest ona impregnowana żywicą ciągliwą, która na niej pozostaje i można osiągnąć korzystną odtwarzalność i rozciągliwość. Jednak folia z niespiekanego ePTFE, która ma być używana według dokumentu patentowego 2 charakteryzuje się niską wytrzymałością rozdzielczą na miąższości, dlatego prawdopodobne jest wystąpienie rozwarstwienia. W celu uniknięcia takiego rozwarstwienia zaproponowano, aby na jedną lub obie powierzchnie nakładać żywicę ciągliwą. Gdy jednak nakłada się taką żywicę ciągliwą na jedną powierzchnię, wytrzymałość rozdzielcza powierzchni, na którą nie nałożono żywicy ciągliwej, pozornie zanika. Ponadto nawet gdy żywicę ciągliwą nakłada się na obie powierzchnie, to jeśli wewnątrz folii z ePTFE pozostaną pory, wytrzymałość rozdzielcza takiego miejsca będzie zanikać. W celu całkowitego zapobieżenia rozwarstwieniom konieczne jest całkowite nasycenie żywicą ciągliwą wnętrza folii z ePTFE, co nieuchronnie prowadzi do zwiększenia grubości warstwy żywicy i zmniejszenia przepuszczalności wilgoci.

Ponadto, z uwagi na fakt, że metody opisane w dokumentach patentowych 1 i 2 wykorzystują rozciągliwość żywicy, która ma być nakładana na ePTFE, nie można ich zastosować w przypadku tkaniny kompozytowej, składająca się z samej folii ePTFE.

Jak opisano wyżej, trudno osiągnąć równocześnie rozciągliwość i odporność (wytrzymałość rozdzielczą) wcześniejszymi metodami. Wobec tego w dokumentach patentowych 3-5 ulepszono metodę laminowania folii kompozytowej z ePTFE z płótnem zamiast poprawiania właściwości fizycznych folii kompozytowej z ePTFE. Mianowicie we wspomnianych dokumentach patentowych 3-5 rozciągalne płótno jest spajane z folią kompozytową z ePTFE w stanie rozciągniętym, a następnie rozciągnięte

PL 224 398 B1 płótno jest kurczone. Rys. 1 przedstawia schematyczny przekrój takiego laminatu. Jak pokazano na rys. 1 w przykładach z dokumentów patentowych 3-5, powstaje struktura harmonijkowa, w której folia kompozytowa z ePTFE 1a jest pofałdowana w kierunku rozciągania-kurczenia płótna 2. Przyjmując taką strukturę harmonijkową, folia kompozytowa z ePTFE 1a rozciąga się wraz z rozciąganiem płótna i gdy zostaje ono rozciągnięte, zakładki harmonijki zostają zlikwidowane. Dlatego proces rozciągania nie oddziałuje na folię kompozytowa z ePTFE 1a i nawet w przypadku użycia spiekanego ePTFE (nawet po osiągnięciu odpowiedniej wytrzymałości), rozciągliwość nie maleje. Jednak gdy po wstaje taka struktura harmonijkowa, folia kompozytowa z ePTFE 1a ma postać pofałdowaną, przez co wygląd estetyczny laminatu 3 jest gorszy. Ponadto laminat 3 może ocierać się o inne składniki na szczytach 10 fałd, przez co może ulec uszkodzeniu. Co więcej, wzrasta zużycie folii kompozytowy z ePTFE na jednostkę powierzchni laminatu, a tym samym rośnie koszt produkcji.

Niniejszy wynalazek został opracowany z uwagi na opisane wyżej okoliczności, a jego celem jest stworzenie techniki nadającej się do zwiększania wytrzymałości i rozciągliwości folii z ePTFE bez fałdowania tejże folii.

Dokument patentowy 1: JP-A-S59(1984) - 187845

Dokument patentowy 2: JP-A-S61 (1986) - 137739

Dokument patentowy 3: JP-A-H03(1991) - 90352

Dokument patentowy 4: JP-A-S60(1985) - 139444

Dokument patentowy 5: JP-T-H09(1997) - 500844

Twórca niniejszego wynalazku przeprowadził intensywne badania mające na celu osiągnięcie powyższego założenia, i w rezultacie ustalił, że gdy folia ze spiekanego ePTFE jest poddawana ro zciąganiu (wydłużaniu) w taki sposób, że powierzchnia folii ze spiekanego ePTFE jest w odpowiedni sposób rozciągana, a potem kurczona, można zwiększyć zarówno wytrzymałość, jak i rozciągliwość folii z ePTFE, i folia ta nie musi być pofałdowana. Ponadto wynalazca odkrył, ze jeśli chodzi o wspomnianą wyżej procedurę kurczenia, folia z ePTFE może być kurczona z wykorzystaniem siły kurczącego rozciągalnego płótna spojonego z folią z ePTFE. Folia z ePTFE może być też kurczona z zastosowaniem ciepła i nasycanie ePTFE żywicą elastyczną nie jest konieczne. Dzięki tym ustaleniom niniejszy wynalazek został ukończony.

Przedmiotem wynalazku jest rozciągalna tkanina kompozytowa, charakteryzująca się tym, że ma: (a) porowatą folię ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu o gramaturze 5 do 100 g/m oraz naprężenie rozciągające przy 10% wydłużeniu 0,5 N/15 mm lub mniej, oraz (b) rozciągalne płótno przylaminowane do porowatej folii ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu pozbawionej warstwy żywicy elastomerowej, a wspomniana porowata folia pozostaje w stanie płaskim, przy czym rozciągalna tkanina kompozytowa ma naprężenie rozciągające przy 10% wydłużeniu, zgodnie z pomiarem wykonanym co najmniej w jednym kierunku, 1,8 N/15 mm lub mniej, po stronie nierozciągalnej zaś wspomniana porowata folia jest w stanie płaskim, przy czym stan płaski wspomnianej porowatej folii ze spienionego porowatego ploitetrafluoroetenu jest mierzony jako stosunek (LT/LW) długości rzeczywistej LT folii ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu do jej długości pozornej LW i wynosi 1,2 lub mniej.

Korzystnie, gdy folia ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu jest dwuosiową folią ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu.

Korzystnie, gdy folia ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu ma wydłużenie rozrywające 50 do 700%.

Korzystnie, gdy folia ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu ma średnią grubość 7 do 300 μm.

Korzystnie, gdy folia ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu ma maksymalną średnicę poru 0,01 do 10 μm.

Korzystnie, gdy folia ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu ma porowatość 50 do 98%.

Korzystnie, gdy odcinek rozciągalnej tkaniny kompozytowej o szerokości 5 cm jest rozciągnięty w kierunku wzdłużnym pod naprężeniem 300 g, a następnie uwolniony od naprężenia, niwelacja wydłużenia R rozciągalnej tkaniny kompozytowej, przedstawiona poniższym równaniem, wynosi 70% lub więcej:

R = (L2-L3) / (L2-L1) x 100

PL 224 398 B1 przy czym R oznacza odprężenie elastyczne, L1 oznacza długość tkaniny kompozytowej przed przyłożeniem naprężenia, L2 oznacza długość tkaniny kompozytowej w czasie naprężenia, a L3 oznacza długość tkaniny kompozytowej po usunięciu naprężenia.

Korzystnie gdy odcinek rozciągalnej tkaniny kompozytowej o szerokości 5 cm jest rozciągnięty w kierunku wzdłużnym pod naprężeniem 300 g, wydłużenie E rozciągalnego płótna, przedstawione poniższym równaniem, wynosi 30% lub więcej:

E = (T2/T1-1) x 100 przy czym E oznacza wydłużenie, T1 oznacza długość rozciągalnego płótna przed przyłożeniem naprężenia, a T2 oznacza długość rozciągalnego płótna w czasie naprężenia.

Korzystnie gdy wewnętrzna powierzchnia porów spienionego porowatego politetrafluoroetenu jest pokryta polimerem hydrofobowym i/lub polimerem lipofobowym.

Korzystnie, gdy na folii ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu utworzona jest warstwa żywicy elastomerowej.

Jeszcze innym przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania rozciągalnej tkaniny kompoz ytowej, charakteryzujący się tym, że obejmuje następujące etapy: spajanie spiekanej folii ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu z rozciągalnym płótnem; rozciąganie powstałego laminatu w płaszczyźnie tak, aby zwiększyć powierzchnię laminatu 1,4 razy lub więcej; oraz kurczenie laminatu przez usunięcie siły rozciągającej.

Korzystnie gdy rozciąganie-kurczenie laminatu prowadzi się w temperaturze 220°C lub niższej.

Korzystnie gdy kurczenie laminatu prowadzi w temperaturze 50°C lub wyższej.

Korzystnie gdy rozciąganie powstałego laminatu następuje w kierunku jednoosiowym z równoczesnym zapobieganiem przewężeniu.

Korzystnie gdy rozciąganie powstałego laminatu następuje w kierunkach dwuosiowych.

W niniejszym opisie termin „folia” („film”) nie wiąże się z żadnym ograniczeniem grubości i jest używany między innymi jako odpowiednik terminu „sheet”.

Krótki opis rysunków

[Rys. 1] Rys. 1 przedstawia schematyczny przekrój konwencjonalnej rozciągalnej tkaniny kom pozytowej.

[Rys. 2] Rys. 2 przedstawia krzywą zależności wydłużenia od naprężenia dla folii ze spiekanego ePTFE przed poddaniem jej obróbce przez rozciąganie-kurczenie.

[Rys. 3] Rys. 3 przedstawia krzywą zależności wydłużenia od naprężenia dla folii ze spiekanego ePTFE po poddaniu jej obróbce przez rozciąganie-kurczenie.

[Rys. 4] Rys. 4 przedstawia schematyczny przekrój przykładowej rozciągalnej tkaniny kompozytowej będącej przedmiotem wynalazku.

[Rys. 5] Rys. 5 przekrój tkaniny kompozytowej z przykładu 2 przed poddaniem jej obróbce przez rozciąganie-kurczenie, uzyskany za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego.

[Rys. 6] Rys. 6 przekrój tkaniny kompozytowej z przykładu 2 po poddaniu jej obróbce przez rozciąganie-kurczenie, uzyskany za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego.

[Rys. 7] Rys. 7 przekrój tkaniny kompozytowej z przykładu porównawczego 2, uzyskany za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego.

Rozciągalna tkanina kompozytowa będąca przedmiotem niniejszego wynalazku może być w ytwarzana przez spajanie spiekanej folii z ekspandowanego porowatego poli(tetrafluoroetenu) (folia ze spiekanego ePTFE) z rozciągalnym płótnem utrzymywanym w stanie skurczonym i rozciąganie-kurczenie powstałego w ustalonych warunkach. Spiekanie ePTFE gwarantuje jego wytrzymałość. Ponadto, ponieważ spajanie jest przeprowadzane przy utrzymywaniu rozciągalnego płótna w stanie skurczonym, ePTFE nie ulega fałdowaniu i można utrzymywać stan płaski. Co więcej, skoro powstający laminat jest rozciągany i kurczony w ustalonych warunkach, rozciągliwość (wydłużenie) tkaniny kompozytowej można zwiększyć mimo zastosowania spiekanego ePTFE. W dalszym ciągu niniejszego tekstu przedstawiony zostanie bardziej szczegółowy opis.

Należy podkreślić, że zgodnie z tym, co powiedziano wyżej, wspomniana folia z ePTFE została poddana spiekaniu. Przez spiekanie folii z ePTFE można zwiększyć jej wytrzymałość (odporność na pełzanie) i zapobiec jej rozwarstwieniu się. Podczas badania folii z niespiekanego ePTFE metodą kalorymetrii skaningowej różnicowej (DSC), następuje pochłanianie ciepła przez ePTFE, na przykład w chwili, gdy temperatura sięga około 250°C. Przez ogrzanie folii z ePTFE do temperatury nie niższej niż wspomniana temperatura początku pochłaniania ciepła można folię z ePTFE spiekać. Jeśli folia

PL 224 398 B1 z ePTFE zostanie ogrzana do temperatury stosownie wyższej niż temperatura początku pochłaniania ciepła, efektywność spiekania zwiększy się. Wobec tego preferowaną temperaturą, do jakiej należy ogrzać folię, jest temperatura topnienia (na przykład 327°C) spiekanego PTFE lub wyższa.

To czy folia z ePTFE była spiekana, czy nie, można stwierdzić na przykład poprzez wykonanie pomiaru absorpcji w podczerwieni, za pomocą spektrometru działającego w podczerwieni. Pomiar ten potwierdzi, czy występuje amorficzna absorpcja spiekanego PTFE przy wartości liczby falowej 780 cm (szczegółowe informacje można znaleźć w pracy „Comparative quantitative Study on the crystallinity of poly(tetrafluoroeten) including Raman, infra-red and F nuclear magnetic resonance spectroscopy”, R. J. Lehnert, PoIymer VoI. 38, No. 7, P. 1521-1535 (1997)). Na przykład w przypadku pomiaru absorpcji powierzchni folii ze spiekanego ePTFE w podczerwieni metodą ATR (ośrodek: KRS-5, kąt pa-1 dania: 45°, rozdzielczość: 4 cm^- , liczba punktowan obrazu: 20) za pomocą spektrometru podczerwo-1 nego „Paragon 1000” firmy Perkin Elmer zaobserwowano absorpcję przy długości fali 780 cm^- .

Ponadto fakt spiekania folii z ePTFE można potwierdzić również metodą DSC. Na przykład Shimizu w wykładzie wygłoszonym z okazji 50-lecia odkrycia PTFE w Toronto w Iipcu 1988 roku stwierdził, że temperatura topnienia zmierzona metodą DSC zależy od stopnia spiekania. Shimizu opisał, że niespiekany ePTFE ma maksimum temperatury topnienia w przedziale 345:347°C, całkowicie spiekany ePTFE ma maksimum temperatury topnienia 327°C, a półspiekany ePTFE ma maksimum temperatury topnienia pomiędzy tymi wartościami i można ustalić stan spiekania także metodą DSC. Spiekany ePTFE będący przedmiotem wynalazku powinien być raczej całkowicie spiekanym ePTFE, jednak wynalazek obejmuje też półspiekany ePTFE.

PTFE, który ma być użyty do produkcji folii ze spiekanego ePTFE powinien być raczej homopolimerem tetrafluoroetenu, ale ograniczenie do homopolimeru nie jest wymagane. PTFE będący przedmiotem wynalazku obejmuje również zmodyfikowany PTFE otrzymany przez kopolimeryzację tetrafluoroetenu ze stosunkowo małą ilością (na przykład nie więcej niż 1% mas. (najkorzystniej około 0,1:0,3% mas.) względem tetrafluoroetenu) komonomeru (na przykład heksafluoropropenu (HFP), eteru perfluoropropylo-winylowego (PPVE), eteru perfluoroetylo-winylowego (PEVE), chlorotrifluoroetenu (CTFE) lub perfluoroalkiloetenu) i zawierającego wypełniacz PTFE, do którego domieszano wypełniacz będący substancją organiczną bądź nieorganiczną itp.

Folia ze spiekanego ePTFE może być rozciąganą jednoosiowo (naciąganą jednoosiowo) folią ze spiekanego ePTFE, preferowana jest jednak folia ze spiekanego ePTFE rozciągana dwuosiowo (naciągana dwuosiowo).

Właściwości fizyczne folii ze spiekanego ePTFE nie są szczególnie ograniczane, ale w zasadzie powinny być zgodne z poniższym. Gramatura folii ze spiekanego ePTFE może wynosić na przy2 2 2 kład około 5:100 g/m , korzystniej około 5:70 g/m , zaś jeszcze korzystniej około 10:50 g/m . Biorąc pod uwagę techniki wytwarzania folii, trudno jest zmniejszyć gramaturę folii ze spiekanego ePTFE do wartości mniejszej niż podane wyżej, a prowadzi to również do spadku trwałości. Z drugiej strony gdy zakres gramatury wykracza poza powyższy przedział, folia staje się ciężka, a ponadto wzrasta jej wytrzymałość, przez co rozciąganie staje się utrudnione.

Średnia grubość folii ze spiekanego ePTFE powinna wynosić na przykład około 7:300 μm, korzystniej około 10:200 μm, zaś jeszcze korzystniej około 20:100 μm. Gdy folię wytwarza się w taki sposób, by jej grubość była mniejsza niż powyższy przedział, możliwości operowania folią podczas jej wytwarzania maleją. Z drugiej strony gdy folię wytwarza się w taki sposób, by jej grubość była większa niż powyższy przedział, zmniejsza się rozciągliwość folii i spada też przepuszczalność wilgoci. Średnia grubość folii stanowi średnią z wartości uzyskanych przez pobranie co najmniej pięciu odcinków testowych i zmierzenia ich grubości w warunkach eliminujących naprężenie inne niż obciążenie sprężyny głównego korpusu z użyciem 1/1000 mm grubościomierza czujnikowego produkcji Teclock Corporation. Wydłużenie rozrywające (ciągliwe wydłużenie rozrywające) folii ze spiekanego ePTFE powinno wynosić na przykład około 50:700%, korzystniej około 80:600%, zaś jeszcze korzystniej około 100:500%. Zwiększenie wydłużenia rozrywającego do wartości większej niż powyższy przedział jest trudne z technicznego punktu widzenia. Z drugiej strony gdy wydłużenie rozrywające jest zbyt małe, nie można przeprowadzić stosownej obróbki przez rozciąganie-kurczenie, a rozciągliwość (wydłużenie) tkaniny kompozytowej maleje. Wydłużenie rozrywające można zmierzyć przez zamocowanie odcinka testowego przyciętego do szerokości 15 mm między uchwytami ustawionymi w odległości 100 mm i wykonanie próby rozciągania z szybkością rozciągania 200 mm/min.

Maksymalna średnica poru w folii ze spiekanego ePTFE powinna wynosić na przykład około 0,01:10 μm, korzystniej około 0,05:5 μm, zaś jeszcze korzystniej około 0,1:2 μm. Zmniejszenie

PL 224 398 B1 maksymalnej średnicy poru do wartości mniejszej niż powyższy przedział jest trudne z technicznego punktu widzenia. Z drugiej strony gdy maksymalna średnica poru jest zwiększana do wartości większej niż powyższy przedział, maleje wodoodporność folii. Ponadto maleje też wytrzymałość folii, co prowadzi do trudności w operowaniu folią, a przez to zmniejsza obrabialność w kolejnych etapach (takich jak spajanie). Maksymalną średnicę poru uzyskuje się zgodnie z procedurą opisaną w ASTM F-316 (zastosowany odczynnik: etanol). Porowatość folii ze spiekanego ePTFE powinna wynosić na przykład 50:98%, korzystniej 60:95%, jeszcze korzystniej 70:90%. Gdy porowatość staje się niska, maleje rozciągliwość, a folia staje się ciężka. Z drugiej strony gdy porowatość jest zwiększana, maleje wytrzymałość folii. Porowatość można obliczyć na podstawie poniższego wzoru, stosując pozorny ciężar właściwy (p, jednostka g/cm ) mierzony zgodnie z JIS K 885 i gęstość (gęstość rzeczywistą) p_standard (w przypadku homopoIimeru tetrafluoroetenu gęstość rzeczywista wynosi 2,2 g/cm³) przy braku porów.

Porowatość (%) = [1 - (p/pstandard)] X 100

Ponadto w przypadku folii ze spiekanego ePTFE będącej przedmiotem wynalazku w razie potrzeby wewnętrzna powierzchnia otworów (porów) folii ze spiekanego ePTFE może być pokryta polimerem hydrofobowym i/lub Iipofobowym przy zachowaniu ciągłości porów. Gdy wewnętrzna powierzchnia porów jest pokryta polimerem hydrofobowym/lipofobowym, to nawet gdy folia ze spiekanego ePTFE jest wystawiona na działanie różnorodnych substancji zanieczyszczających, przenikanie tych zanieczyszczeń do wnętrza folii ze spiekanego ePTFE jest utrudnione, dzięki czemu można zapobiec spadkowi hydrofobowości folii ze spiekanego ePTFE. Przykładem polimeru hydrofobowego/lipofobowego może być polimer z zawierającym fluor łańcuchem bocznym.

Przykład polimeru z zawierającym fluor łańcuchem bocznym oraz metoda pokrywania folii ze spiekanego ePTFE tym polimerem przedstawiono na przykład w opisie WO 94/22928, itp. Schemat tego procesu jest następujący. W opisie WO 94/22928 jako polimer z zawierającym fluor łańcuchem bocznym zastosowano polimery fluorowanego metakrylanu alkilu, przedstawiane za pomocą następującego wzoru (I).

CF₃(CF₂)_n-CH₂CH₂-OC(=O)CR=CH₂ ... (I) (gdzie n jest liczbą całkowitą z przedziału 3:13, a R jest atomem wodoru lub grupą metylową.)

Powlekanie wewnętrznych ścian porów folii ze spiekanego ePTFE polimerem o wzorze (I) można wykonać w następujący sposób. Za pomocą zawierającego fluor środka powierzchniowo czynnego (na przykład perfluorooctanu amonu) przygotowuje się wodną mikroemulsję (o średnim rozmiarze cząstek około 0,01:0,5 pm) polimeru o wzorze (I) i nasyca się nią wnętrze porów folii ze spiekanego ePTFE. Następnie folia ze spiekanego ePTFE jest ogrzewana. Dzięki ogrzewaniu folii następuje usunięcie wody i zawierającego fluor środka powierzchniowo czynnego. Ponadto wewnętrzna powierzchnia porów folii ze spiekanego ePTFE jest pokrywana stopionym polimerem o wzorze (I) z zachowaniem ciągłości porów.

Do innych przykładów polimerów z zawierającym fluor łańcuchem bocznym należy „AF polymer” (nazwa handlowa DuPont Co., Ltd.) i „Cytop” (nazwa handlowa Asahi Glass Co., Ltd.; związek ten zawiera powtarzalną jednostkę o wzorze (II)). Powlekanie wewnętrznej powierzchni porów folii ze spiekanego ePTFE dowolnym z tych przykładowych związków można przeprowadzić w następujący sposób. Folię ze spiekanego ePTFE nasyca się płynem otrzymanym przez rozpuszczenie przykładowego związku w biernym rozpuszczalniku w rodzaju „Fluorinert” (nazwa handlowa Sumitomo 3M Limited), a następnie rozpuszczalnik usuwa się przez odparowanie.

[Odczynnik 1]

PL 224 398 B1

Standardowo w celu zapewnienia rozciągliwości folii ze spiekanego ePTFE nakłada się na nią żywicę elastomerową w taki sposób, by część żywicy wniknęła do wnętrza otworów (porów) folii z ePTFE, tworząc w ten sposób warstwę z żywicy elastomerowej. Powstanie takiej warstwy nie jest jednak zasadniczym elementem wynalazku. Szczegóły zostaną opisane później. Standardowo uważa się, że jeśli warstwa żywicy elastomerowej nie tworzy się, niwelacja wydłużenia folii ze spiekanego ePTFE jest niedostateczna. Twórca niniejszego wynalazku odkrył jednak, że nawet jeśli warstwa żywicy elastomerowej się nie utworzy, to gdy rozciągnięta folia ze spiekanego ePTFE jest kurczona z powodu obecności rozciągalnego płótna spojonego z folią lub kurczy się w sposób naturalny, folia ze spiekanego ePTFE może w zadowalającym stopniu odzyskać pierwotną długość. Ponadto można w ten sposób zmniejszyć naprężenie rozciągające folii ze spiekanego ePTFE, a zwiększyć rozciągliwość tkaniny kompozytowej.

Jednak także w niniejszym wynalazku w razie potrzeby warstwa żywicy elastomerowej może być utworzona na folii ze spiekanego ePTFE. Do przykładów takiej żywicy elastomerowej należą ka uczuki syntetyczne w rodzaju elastomerów z żywic krzemoorganicznych, elastomerów fluorożywicowych, elastomerów poliestrowych, elastomerów poliuretanowych, NBR, epichlorohydryny i EPDM oraz kauczuków naturalnych. W przypadku zastosowań wymagających termoodporności preferowane są elastomery z żywic krzemoorganicznych, elastomery fluorożywicowe itp. Ponadto z uwagi na przepuszczalność wilgoci stosuje się raczej elastomer przepuszczający wilgoć, będący materiałem polim erowym z grupą hydrofilową, taką jak grupa hydroksylowa, karboksylowa, sulfonowa, aminokwasowa lub oksyetylenowa. Elastomer taki powinien ponadto pęcznieć pod wpływem wody i być nierozpuszczalny w wodzie. Do konkretnych przykładów elastomerów przepuszczających wilgoć należą polimery hydrofilowe, takie jak poli(alkohol winylowy), octan celulozy i azotan(V) celulozy oraz hydrofilowe żywice poliuretanowe. Przynajmniej część z tych elastomerów przepuszczających wilgoć jest usieciowana. Do preferowanych elastomerów przepuszczających wilgoć należą hydrofilowe żywice poliuretanowe z uwagi na znakomitą odporność chemiczną, zdatność do przetwarzania, przepuszczalność wilgoci itp. Jako żywicę elastomerową można zastosować mieszaninę dwóch lub więcej typów powyższych związków. Ponadto w celu zwiększenia trwałości lub nadania antyelektrostatyczności, można zastosować domieszkę w postaci wypełniacza, takiego jak substancja nieorganiczna lub organiczna.

Warstwa żywicy elastomerowej może być utworzona na jednej powierzchni folii ze spiekanego ePTFE lub na obu jej powierzchniach. W przypadku utworzenia warstwy żywicy elastomerowej może być ona spojona z powierzchnią folii ze spiekanego ePTFE, aczkolwiek zaleca się, aby całość lub część (korzystniej - część) warstwy żywicy elastomerowej mogła przenikać do wnętrza otworów (porów) folii ze spiekanego ePTFE. Dzięki penetracji warstwy żywicy elastomerowej do wnętrza porów zapobiega się jej odrywaniu.

Grubość warstwy żywicy elastomerowej powinna wynosić na przykład około 500 μm lub mniej, korzystniej około 300 μm lub mniej, jeszcze korzystniej około 100 μm lub mniej. Gdy warstwa żywicy elastomerowej staje się zbyt gruba, folia ze spiekanego ePTFE, na której utworzono tę warstwę, staje się twarda i ciężka, po czym następuje spadek przepuszczalności wilgoci. Grubość warstwy żywicy elastomerowej oznacza sumę grubości części, w której żywica elastomerowa głęboko przenika do porów folii ze spiekanego ePTFE i grubość części, w której żywica elastomerowa jest spojona z powierzchnią folii ze spiekanego ePTFE.

W przypadku użycia jako żywicy elastomerowej elastomeru przepuszczającego wilgoć grubość części, w której żywica elastomerowa głęboko przenika do porów folii ze spiekanego ePTFE powinna wynosić około 3 :30 μm, a najkorzystniej około 5:20 μm z uwagi na przepuszczalność wilgoci, rozciągliwość (teksturę) i trwałość. Grubość całej warstwy żywicy elastomerowej lub grubość elastomeru przepuszczającego wilgoć, który głęboko przenika do porów folii z ePTFE można zmierzyć wykonując przekrojowy mikrograf skaningowym mikroskopem elektronowym (powiększenie 1000: 3000) i używając skali (paska skali mierzącego długość) mikrografu elektronowego.

Warstwę żywicy elastomerowej na powierzchni folii ze spiekanego ePTFE można utworzyć, nakładając na folię płynny materiał zawierający żywicę elastomerową (lub jej prekursor). Na przykład w przypadku gdy żywica elastomerowa jest hydrofilową żywicą poliuretanową, płyn pokrywający przygotowuje się przeprowadzając w stan ciekły (zwłaszcza rozpuszczając) wulkanizujący na gorąco lub wilgocią surowiec poliuretanowy (taki jak prepolimer lub podłoże kauczukowe), termoplastyczny lub niepełny termoplastyczny poliuretan itp. w rozpuszczalniku lub przez ogrzewanie. Powstały płyn może być nakładany na folię ze spiekanego ePTFE za pomocą powlekarki wałkowej itp. Lepkość płynu pokrywającego nadającego się do impregnowania hydrofilową żywicą poliuretanową części powierzchniowej

PL 224 398 B1 folii ze spiekanego ePTFE powinna wynosić w temperaturze stosowania 20.000 cps (mPa-s) lub mniej, jeszcze korzystniej 10.000 cps (mPa-s) lub mniej. W przypadku gdy upłynnienie (rozpuszczenie) osiąga się z użyciem rozpuszczalnika i gdy lepkość obniża się zbyt mocno płyn pokrywający (roztwór) po nałożeniu rozprzestrzenia się na całą folię ze spiekanego ePTFE, zależnie od typu zastosowanego rozpuszczalnika, i w niektórych przypadkach cała folia ze spiekanego ePTFE staje się hydrofilową. W rezultacie gęsta warstwa żywicy nie tworzy się na powierzchni folii ze spiekanego ePTFE i w niektórych przypadkach wodoodporność pogarsza się. Z tego powodu lepkość płynu pokrywającego powinna wynosić co najmniej 500 cps (mPa-s). Lepkość można mierzyć za pomocą wiskozymetru typu B produkcji Toki Sangyo Co., Ltd.

Folia ze spiekanego ePTFE (lub folia ze spiekanego ePTFE, na której utworzono warstwę żywicy elastomerowej; w dalszym ciągu niniejszego tekstu znaczenie terminu „folia ze spiekanego ePTFE” będzie obejmować folię ze spiekanego ePTFE, na której utworzono warstwę żywicy elastomerowej) jest spajana z rozciągalnym płótnem. Folia ze spiekanego ePTFE może być chroniona przez to rozciągalne płótno. Do włókien tworzących rozciągalne płótno należą włókna syntetyczne, włókna naturalne itp. Przykładami włókien syntetycznych mogą być włókna poliamidowe, poliestrowe, poliuretanowe, poliolefinowe, włókna z poli(chlorku winylu), włókna z poli(chlorku winylidenu), włókna polifluorowęglanowe i poliakrylowe. Ponadto do włókien syntetycznych należą włókna kurczliwe (kurczliwe włókna poliuretanowe takie jak spandex, kurczliwe włókna poliestrowe takie jak specjalne włókna poliestrowe (PBT) itp.). Ponadto przykładami włókien naturalnych mogą być: bawełna, konopie, sierść, jedwab naturalny itp.

Ponadto jako strukturę płótna można wymienić przeróżne struktury, takie jak tkaniny, dzianiny, włókniny, sieci oraz płótno o rozciągliwości (rozciągalności mechanicznej) ulepszonej dzięki zastosowaniu specjalnego „skręcania” włókien. Rozciągalne płótno może składać się z jednej warstwy lub być płótnem otrzymanym dzięki nałożeniu wielu warstw.

Typ włókna lub struktury płótna można zdefiniować w zakresie, w którym do rozciągalnego płótna można nadać stosowną rozciągliwość. Z tego powodu użycie włókna kurczliwego nie jest konieczne, jeśli tylko płótno ma odpowiednią rozciągliwość i włókno kurczliwe może zostać zastosowane częściowo. Ponadto przy odpowiedniej strukturze płótna stosowanie włókna kurczliwego może być całkowicie zbędne.

Wydłużenie (E) rozciągalnego płótna powinno wynosić na przykład co najmniej 30%, korzystniej co najmniej 50%, a jeszcze korzystniej co najmniej 100%. W miarę zwiększania wydłużenia płótna wzrasta rozciągliwość powstającej tkaniny kompozytowej. Górna granica wydłużenia nie jest ograniczona szczególnymi zastrzeżeniami, lecz zwykle wynosi około 300% lub mniej (na przykład około 200% lub mniej). Wydłużenie E rozciągalnego płótna można zmierzyć metodą JIS L 1096 B. Oznacza ona przycięcie odcinka testowego do 5 cm szerokości i co najmniej 20 cm długości. Odcinek ten jest następnie rozciągany wzdłużnie pod naprężeniem 300 g. Długość rozciągalnego płótna (odcinka testowego) jest mierzona przed przyłożeniem naprężenia i w czasie naprężenia przez 1 minutę, a wydłużenie E oblicza się na podstawie następującego wzoru.

E = (T2 / T1-1) x 100 (gdzie E oznacza wydłużenie, T1 - długość odcinka testowego przed przyłożeniem naprężenia, a T2 - długość odcinka testowego w czasie naprężenia. Dokładniej mówiąc na odcinku testowym przed wykonaniem testu wykreśla się dwie linie wzorcowe w odległości 20 cm (T1 = 20 cm). Następnie mierzy się odległość między tymi liniami wzorcowymi pod naprężeniem i wynik traktuje się jako wartość T2.) Ponadto odprężenie elastyczne (R) rozciągalnego płótna powinno wynosić na przykład 80:100%, korzystniej 85:100%, jeszcze korzystniej 90:100%. Gdy odprężenie elastyczne (R) jest zbyt małe, maleje rozciągliwość. Odprężenie elastyczne R rozciągalnego płótna można zmierzyć metodą JIS L 1096 B-1. Oznacza ona przycięcie odcinka testowego do 5 cm szerokości i rozciągnięcie go wzdłużnie pod naprężeniem 300 g na 1 minutę, a potem usunięcie naprężenia. Ponadto mierzy się długość rozciągalnego płótna (odcinek testowy) przed przyłożeniem naprężenia, w czasie naprężenia na 1 minutę i 1 minutę po usunięciu naprężenia. Odprężenie elastyczne można wtedy obliczyć na podstawie następującego wzoru.

R =(L2-L3) / (L2-L1)x100 (gdzie R oznacza - odprężenie elastyczne, L1 - długość odcinka testowego przed przyłożeniem naprężenia, L2 - długość odcinka testowego w czasie naprężenia, i L3 - długość odcinka testowego po usunięciu naprężenia. Dokładniej mówiąc na odcinku testowym przed wykonaniem testu

PL 224 398 B1 wykreśla się dwie linie wzorcowe w odległości 20 cm (T1 = 20 cm). Następnie mierzy się odległość między tymi liniami wzorcowymi pod naprężeniem i wynik traktuje się jako wartość L2, a odległość między liniami wzorcowymi po usunięciu naprężenia traktuje się jako wartość LS). Laminowana struktura folii ze spiekanego ePTFE i rozciągalnego płótna nie jest w jakiś szczególny sposób ograniczona. Stosować można każdą z różnych struktur, takich jak struktura dwuwarstwowa, w której rozciągalne płótno jest spojone z jedną powierzchnią folii ze spiekanego ePTFE, oraz struktura trzywarstwowa, w której rozciągalne płótno jest spojone z każdą z powierzchni folii ze spiekanego ePTFE. Ponadto preferuje się poddanie zewnętrznej, odsłoniętej powierzchni rozciągalnego płótna obróbce hydrofobowej z użyciem środka hydrofobowego, na przykład fluorowego lub silikonowego. W przypadku stosowania rozciągalnej tkaniny kompozytowej do produkcji artykułów przeciwdeszczowych (takich jak odzież, nakrycia głowy, rękawice i obuwie), to gdy płótno odsłonięte na zewnętrznej powierzchni wchłania wodę, na jego powierzchni powstaje błonka wody, obniżająca przepuszczalność wilgoci rozciągalnej tkaniny kompozytowej. Ponadto wzrasta ciężar tkaniny, zmniejsza wygodę użytkowania. Dzięki wykończeniu hydrofobowemu można zapobiec takiemu spadkowi wygody.

Również metoda spajania folii ze spiekanego ePTFE z rozciągalnym płótnem nie jest w szczególny sposób ograniczona, a folię ze spiekanego ePTFE można łączyć z rozciągalnym płótnem za pomocą dowolnej z różnych znanych metod (na przykład klejenie i stapianie). Na przykład można zastosować metodę, w której na folię ze spiekanego ePTFE nakłada się lepiszcze za pomocą wałka z wklęsłym wzorem, po czym na folię z lepiszczem nakłada się rozciągalne płótno i dociska je w celu związania za pomocą wałka; metodę, w której lepiszcze jest natryskiwane na folię ze spiekanego ePTFE, po czym na folię z lepiszczem nakłada się rozciągalne płótno i dociska je w celu związania za pomocą wałka; metodę, w której folia ze spiekanego ePTFE i rozciągalne płótno są nakładane na siebie i stapiane ze sobą za pomocą wałka ogrzewanego itp.

Preferowaną metodą wiązania folii z płótnem jest klejenie. Jako lepiszcze można zastosować dowolny klej, jeśli tylko jego wytrzymałość na rozwarstwianie nie jest łatwo obniżana w normalnych warunkach użytkowania. Zasadniczo stosuje się klej nierozpuszczalny w wodzie. Lepiszcze nierozpuszczalne w wodzie może być na przykład powszechnie używanym klejem nierozpuszczalnym w wodzie, na przykład klejem z żywicy termoplastycznej, klejem z żywicy utwardzalnej (takim jak klej utwardzalny na ciepło, klej utwardzalny przez wilgoć lub klej fotoutwardzalny) itp.

Stosunek powierzchni części wiążącej (klejonej lub stapianej) folii ze spiekanego ePTFE i ro zciągalnego płótna do powierzchni pokrywania (100%) folii ze spiekanego ePTFE i rozciągalnego płótna powinien wynosić około 3:90%, korzystniej około 5:80%. Gdy powierzchnia części wiążącej jest zbyt mała, siła wiązania jest zbyt niska. Z drugiej strony gdy powierzchnia części wiążącej jest zbyt duża, tekstura powstającej rozciągalnej tkaniny kompozytowej staje się twarda, a ponadto przepuszczalność wilgoci - niewystarczająca.

Rozciągliwość laminatu (rozciągalnej tkaniny kompozytowej) można zwiększyć, rozciągając laminat z folii ze spiekanego ePTFE i rozciągalnego płótna (otrzymany w sposób opisany wyżej) w płaszczyźnie, a następnie poddając go kurczeniu. Rys. 2 i 3 przedstawiają wykresy prezentujące związek między obróbką przez rozciąganie-kurczenie a rozciągliwością folii ze spiekanego ePTFE. Rys. 2 prezentuje krzywą zależności wydłużenia od naprężenia dla folii ze spiekanego ePTFE przed obróbką przez rozciąganie-kurczenie, a rys. 3 - krzywą zależności wydłużenia od naprężenia dla folii ze spiekanego ePTFE po obróbce przez rozciąganie-kurczenie. Folia ze spiekanego ePTFE z rys. 3 jest folią ze spiekanego ePTFE otrzymaną przez rozciągnięcie do 1,6 razy w jednym kierunku w temperaturze 150°C z równoczesnym zapobieżeniem przewężaniu, a następnie kurczenie pod wpływem ciepła do długości prawie takiej samej, co przed rozciąganiem, przez pozostawienie rozciągniętej folii ze spiekanego ePTFE w temperaturze 100°C na 90 sekund. Powodem, dla którego rozciągalne płótno nie jest spojone w przykładzie z rys. 3, jest potrzeba dokładnego zrozumienia zmiany właściwości fizycznych odcinka folii ze spiekanego ePTFE. Jak można zauważyć z przykładów zaprezentowanych na rys. 2 i 3, gdy wydłużenie jest duże, naprężenie praktycznie nie maleje (a co za tym idzie, także wytrzymałość samej folii ze spiekanego ePTFE praktycznie nie maleje); ponadto długość folii ze spiekanego ePTFE jest prawie jednakowa, przed i po obróbce przez rozciąganie-kurczenie. Natomiast gdy wydłużenie jest małe, naprężenie rozciągające ulega znacznemu zwiększeniu do - co zadziwiające około 1/4:1/5. Dzięki temu można osiągnąć niezwykle dużą rozciągliwość.

Ważne jest, aby powierzchnia laminatu została powiększona przez rozciąganie laminatu w płaszczyźnie dzięki obróbce przez rozciąganie-kurczenie. W przypadku gdy laminat został rozciągnięty do wspomnianego wcześniej rozmiaru, po usunięciu siły rozciągającej i pozostawieniu laminatu

PL 224 398 B1 folia ze spiekanego ePTFE powraca do pierwotnych rozmiarów, a rozciągliwość zostaje znacznie zwiększona. Nawet jeśli laminat jest rozciągany w jednym kierunku, gdy następuje przewężenie itp., powierzchnia samego laminatu nie wzrasta. W tym przypadku nawet po usunięciu siły rozciągającej trudno przywrócić pierwotną postać folii ze spiekanego ePTFE i nawet gdy folia ze spiekanego ePTFE zostanie siłą przywrócona do postaci pierwotnej z użyciem mechanicznej siły zewnętrznej, rozciągliwość nie wzrasta. Powód takiego zjawiska jest nieznany, ale zakłada się, że jest następujący. W przypadku gdy powierzchnia nie jest zwiększana, sieciowa (zawierająca pory) struktura folii ze spiekanego ePTFE jest tylko deformowana i włókienka nie są wyciągane z węzłów. Z drugiej strony gdy folia ze spiekanego ePTFE jest rozciągana w taki sposób, że jej powierzchnia wzrasta, włókienka są wyciągane z węzłów, a włókienka wyciągnięte z węzłów są przywracane do postaci pierwotnej przez obróbkę kurczącą. Gdy naprężenie działa ponownie, przywrócone włókienka są łatwiej wyciągane z węzłów niż za poprzednim razem.

To znaczy, że ePTFE składa się z części ziarnistej (którą jest węzeł, zgrupowanie pierwotnych cząstek PTFE) i części włóknistej (włókienko) wyciąganej z tego węzła. Według monografii „Fusso Jushi Hando Bukku (Fluororesin Handbook)” wydanej przez Nikkan Kogyo Shimbun Ltd., pierwotna cząstka PTFE (węzeł) ma budowę płytkową, zgodnie z którą pasmo cząsteczek PTFE jest pofałdowane i skomasowane, a włókienko uważa się za cząsteczkę PTFE wyciągniętą z takiej pierwotnej cząstki PTFE (węzła). Gdy folia składająca się z takiego ePTFE jest poddana rozciąganiu przy ustalonym wymiarze prostopadłym do kierunku rozciągania (co zapobiega występowaniu zwężania), powierzchnia folii wzrasta. W celu zwiększenia powierzchni folii powinno nastąpić jedno z dwóch następujących zjawisk. Włókienko powinno zostać wyciągnięte z węzła lub samo włókienko powinno się wydłużyć. Twórca niniejszego wynalazku na podstawie przeprowadzonych eksperymentów jest świadomy faktu, że folię z ePTFE zawierającą niewiele węzłów trudno rozciągać i zakłada, że włókienko wyciągane jest z węzła zamiast się wydłużać. Ponadto w folii ze spiekanego ePTFE poddanej obróbce przez kurczenie po rozciągnięciu wartość EBP (EBP jest parametrem opisanym w ASTM F-316-86; jest to wartość służąca szacowaniu średnicy porów, teoretycznie proporcjonalna do długości obwodu poru; im większa wartość EBP, tym mniejszy rozmiar poru) jest większa niż wartość przewidywana na podstawie stosunku rozciągania (zmiany długości poru). Fakt wspiera też tezę, iż podczas rozciągania włókienka są wyciągane z węzłów (jednak część włókienka jest przywracana w trakcie następującej później obróbki przez kurczenie).

Współczynnik powiększenia powierzchni (stosunek powierzchni podczas rozciągania do powierzchni pierwotnej) uzyskanego przez rozciąganie powinien wynosić na przykład co najmniej 1,4, korzystniej 1,5 lub więcej, zaś jeszcze korzystniej 1,6 lub więcej. Górna granica współczynnika powiększenia powierzchni może być prawidłowo ustalona jako mieszcząca się w przedziale, w którym folia ze spiekanego ePTFE nie ulega rozdarciu, na przykład najwyżej 3 razy, korzystniej 2,5 razy lub mniej, jeszcze korzystniej około 2,0 razy lub mniej.

W celu powiększenia powierzchni przez rozciąganie, najwygodniej jest rozciągać laminat z folii ze spiekanego ePTFE i rozciągalnego płótna w kierunku jednoosiowym z równoczesnym zapobieganiem powstawaniu przewężenia w taki sam sposób, jak w opisanym wyżej przypadku z rys. 3. Ponadto laminat może być rozciągany w kierunku dwuosiowym.

Zaleca się, aby temperatura podczas rozciągania była ustalona na przykładową wartość 220°C lub niższą, korzystniej 200°C lub niższą, zaś najkorzystniej 170°C lub niższą (a nawet 150°C lub niższą). Gdy temperatura podczas rozciągania jest zbyt wysoka, rozciągalne płótno ulega łatwej stabilizacji termicznej, a rozciągliwość laminatu (rozciągalnej tkaniny kompozytowej) może ulec zmniejszeniu. Z drugiej strony dolna granica temperatury rozciągania nie podlega żadnym szczególnym ograniczeniom, jeśli tylko folia ze spiekanego ePTFE nie zostanie rozerwana, i może być na przykład zbliżona do temperatury pokojowej. Preferowana dolna granica temperatury rozciągania wynosi jednak k orzystnie około 50°C, a korzystniej około 80°C. Wyższa temperatura rozciągania ułatwia rozciąganie.

Obróbkę przez kurczenie można przeprowadzić usuwając siłę rozciągającą, której pozwala się działać na laminat podczas rozciągania. Laminat można kurczyć z wykorzystaniem siły kurczącej rozciągalnego płótna zastosowanego do otrzymania laminatu. Obróbka przez kurczenie w zasadzie nie wymaga zewnętrznej siły mechanicznej. Jak widać z rys. 3, folia ze spiekanego ePTFE jest kurczona przez ogrzewanie (ponadto, jak opisano poniżej, przez pozostawienie samej sobie bez ogrzewania) i jej rozciągliwość może zostać zwiększona.

Temperatura obróbki przez kurczenie może być taka sama jak temperatura rozciągania, jednak w przypadku gdy temperatura rozciągania jest wysoka (na przykład wyższa niż 100°C), temperatura

PL 224 398 B1 obróbki przez kurczenie może być obniżona w stosunku do temperatury rozciągania, na przykład do 100°C lub mniej (korzystnie 80°C lub mniej). Gdy temperatura obróbki przez kurczenie jest obniżona w przypadku gdy temperatura rozciągania jest wysoka, można ograniczyć stabilizację termiczną rozciągalnego płótna i jeszcze bardziej zwiększyć rozciągliwość. Ponadto zaleca się, aby temperatura obróbki przez kurczenie była ustalona na przykład na wartość równą 50°C lub wyższą, a korzystniej 70°C lub wyższą. Dzięki prowadzeniu kurczenia w temperaturze mieszczącej się w tym przedziale więcej włókienek zostaje przywróconych do stanu pierwotnego itp., dzięki czemu zmniejsza się liczba nieregularności (zmarszczek) folii.

Temperatura rozciągania i temperatura kurczenia są określane przez wykonywany za pomocą termopary pomiar temperatury atmosfery w obszarze (takim jak piec), przez który przechodzi laminat.

Rozciągalna tkanina kompozytowa otrzymana w sposób opisany wyżej ma niezwykle korzystną rozciągliwość. Rozciągliwość można oszacować przez wartość naprężenia rozciągającego przy 10% wydłużeniu. Naprężenie rozciągające przy 10% wydłużeniu rozciągalnej tkaniny kompozytowej będącej przedmiotem wynalazku powinno wynosić na przykład 1,8 N/15 mm lub mniej, korzystniej 1,2 N/15 mm lub mniej, najkorzystniej około 1,0 N/15 mm lub mniej. Dolny limit naprężenia nie jest obwarowany żadnymi szczególnymi zastrzeżeniami, ale może wynosić na przykład około 0,5 N/15 mm. Tak niskie naprężenie rozciągające można osiągnąć w co najmniej jednym kierunku (kierunku, w którym wykonywano obróbkę przez rozciąganie-kurczenie), jednak w przypadku gdy obróbka przez rozciąganie-kurczenie jest wykonywana w dwóch lub więcej kierunkach (zwłaszcza w dwóch kierunkach), preferuje się, by wspomniane wyżej niskie naprężenie rozciągające można było osiągnąć w tychże dwóch lub więcej kierunkach. Gdy naprężenie rozciągające jest niskie w dwóch lub więcej kierunkach, rozciągliwość jest jeszcze lepsza, jeśli chodzi o wrażenie całościowe.

Naprężenie rozciągające można zmierzyć, zamocowując odcinek testowy przycięty do szerokości 15 mm między uchwytami ustawionymi w odległości 100 mm i wykonując próbę rozciągania z szybkością rozciągania 200 mm/min.

Ponadto rozciągalna tkanina kompozytowa będąca przedmiotem wynalazku charakteryzuje się również tym, że rozciągliwość jest wykazywana przez to, że spajanie folii ze spiekanego ePTFE następuje w stanie płaskim bez przyjmowania struktury harmonijkowej. Rys. 4 przedstawia schematyczny przekrój rozciągalnej tkaniny kompozytowej 4 będącej przedmiotem wynalazku. Jak widać na tym rysunku, folia ze spiekanego ePTFE 1b jest spajana z rozciągalnym płótnem 2 w stanie płaskim. W porównaniu z konwencjonalną rozciągalną tkaniną kompozytową 3 przedstawioną na rys. 1, stan płaski folii ze spiekanego ePTFE będącej przedmiotem wynalazku jest niezwykle wysoka. Dzięki zwiększeniu stanu płaskiego folii ze spiekanego ePTFE estetyka wyglądu laminatu (rozciągalnej tk aniny kompozytowej 4) nie jest pogarszana, a ponadto można zapobiec uszkodzeniu laminatu.

Stan płaski folii ze spiekanego ePTFE można wyrazić w postaci wartości liczbowej za pomocą stosunku (L_T/L_W) długości rzeczywistej folii (L_T na rys. 1 i 4) do długości pozornej folii (L_W na rys. 1 i 4, długości mierzonej przy rzucie folii na płaską powierzchnię równoległą do powierzchni folii, długości i szerokości). Stan płaski (L_T/L_W) rozciągalnej tkaniny kompozytowej będącej przedmiotem wynalazku powinna wynosić na przykład około 1,2 lub mniej, korzystniej około 1,1 lub mniej. Stan płaski można wyznaczyć na podstawie przekrojowego mikrografu wykonanego skaningowym mikroskopem elektronowym (fotografii SEM).

Wydłużenie (E) rozciągalnej tkaniny kompozytowej będącej przedmiotem wynalazku powinno wynosić na przykład 20% lub więcej, korzystniej 25% lub więcej, zaś najkorzystniej 30% lub więcej. Preferuje się większe wydłużenie E. Jego górny limit nie podlega żadnym szczególnym ograniczeniom, ale wynosi zwykle około 70% lub mniej. Ponadto odprężenie elastyczne (R) rozciągalnej tkaniny kompozytowej wynosi na przykład około 70:100%, korzystniej około 80:100%, zaś najkorzystniej około 90:100%. Wydłużenie E i odprężenie elastyczne R rozciągalnej tkaniny kompozytowej można wyznaczyć wykonując ten sam test, jak w przypadku wydłużenia E i odprężenia elastycznego R rozciągalnego płótna. Ponadto wspomniane wydłużenie i odprężenie elastyczne można uzyskać w co najmniej jednym kierunku (kierunku, w którym wykonano obróbkę przez rozciąganie-kurczenie). Korzystne jest jednak wykonywanie wspomnianego wydłużenia i odprężenia elastycznego w dwóch lub więcej kierunkach (zwłaszcza w dwóch kierunkach).

Wspomniana wyżej folia ze spiekanego ePTFE po obróbce przez rozciąganie-kurczenie może być wytwarzana przez usunięcie rozciągalnego płótna z rozciągalnej tkaniny kompozytowej, ale także przez poddanie obróbce przez rozciąganie-kurczenie wyłącznie folii ze spiekanego ePTFE. W przypadku gdy rozciągana jest wyłącznie folia ze spiekanego ePTFE, może ona łatwo ulec rozerwaniu

PL 224 398 B1 podczas rozciągania. Z tego powodu zaleca się, aby dolny limit temperatury rozciągania był ustalony na wyższym poziomie niż w przypadku laminatu (rozciągalnej tkaniny kompozytowej). Korzystne jest na przykład, aby dolny limit temperatury rozciągania był ustalony na 50°C lub więcej, korzystniej na 80°C lub więcej. Z drugiej strony nie zachodzi wtedy potrzeba zapobiegania stabilizacji termicznej rozciągalnego płótna, dzięki czemu górny limit temperatury rozciągania może być ustalony na poziomie wyższym niż w przypadku laminatu. Gdy jednak temperatura rozciągania przekracza 300°C, nawet folia ze spiekanego ePTFE łatwo ulega stabilizacji termicznej i rozciągliwość folii ze spiekanego ePTFE może zmaleć. Skutkiem tego górny limit temperatury rozciągania powinien wynosić na przykład około 300°C, korzystniej około 280°C, najkorzystniej około 250°C, a nawet około 200°C.

Obróbkę przez kurczenie można przeprowadzić usuwając siłę rozciągającą, której pozwala się działać na laminat podczas rozciągania w taki sam sposób, jak w przypadku laminatu (rozciągalnej tkaniny kompozytowej). Gdy rozciągnięta folia ze spiekanego ePTFE zostaje pozostawiona w temperaturze normalnej lub pod ogrzewaniem, rozciągnięta folia ze spiekanego ePTFE kurczy się w sposób naturalny i rozciągliwość folii ze spiekanego ePTFE wzrasta po skurczeniu. Z względu na możliwość zminimalizowania występowania nieregularności (zmarszczek) folii ze spiekanego ePTFE po skurczeniu, kurczenie najlepiej prowadzić z ogrzewaniem. Naprężenie rozciągające przy 10% wydłużeniu folii ze spiekanego ePTFE po obróbce przez rozciąganie-kurczenie powinno wynosić na przykład około 0,5 N/15 mm lub mniej, korzystniej około 0,4 N/15 mm lub mniej, zaś najkorzystniej około 0,3:0,1 N/15 mm. Ponadto gramatura, grubość, maksymalna średnica poru, porowatość itp. folii ze spiekanego ePTFE po obróbce przez rozciąganie-kurczenie są prawie takie same jak przed obróbką.

Zgodnie z założeniami niniejszego wynalazku, folia ze spiekanego ePTFE jest poddawana rozciąganiu w taki sposób, że powierzchnia folii ze spiekanego ePTFE jest odpowiednio powiększana, więc rozciągliwość folii z ePTFE lub rozciągliwość rozciągalnej tkaniny kompozytowej składającej się z folii z ePTFE i rozciągalnego płótna, przylaminowanych do siebie, może być zwiększona bez zmniejszania wytrzymałości ePTFE i fałdowania folii z ePTFE.

Przykłady

W dalszym ciągu tekstu niniejszy wynalazek zostanie opisany dokładniej z użyciem przykładów. Wynalazek nie ogranicza się jednak do poniższych przykładów i może być oczywiście stosowany z odpowiednimi modyfikacjami w zakresie zgodnym z istotą niniejszego wynalazku, jak opisano powyżej i poniżej, i wszystkie tego typu modyfikacje mieszczą się w zakresie technicznym będącym przedmiotem wynalazku.

P r z y k ł a d 1

Do urządzenia wyposażonego w rozszerzarkę do rozciągania na szerokość w piecu grzewczym (w dalszym ciągu niniejszego tekstu nazywanego Urządzeniem A), podawano w sposób ciągły folię ze spiekanego ePTFE (grubość: 50 μm, maksymalna średnica poru: 0,3 μm, porowatość: 80%, gramatura: 22 g/m², wydłużenie rozrywające w kierunku poprzecznym w próbie rozciągania: 260%) produkcji Japan Gore-Tex Inc. Folia była rozciągana przez rozszerzarkę w kierunku poprzecznym. Następnie folia była kurczona przez zmniejszenie szerokości rozszerzarki 1,05 razy w stosunku do pierwotnej szerokości rozszerzarki w piecu. Potem folię wyprowadzano z rozszerzarki i odbierano w sposób ciągły (warunki rozciągania-kurczenia są szczegółowo opisane w poniższych tabelach 1 i 2). W tym czasie, w celu zapobieżenia przewężaniu folii w kierunku wzdłużnym folia mogła przemieszczać się z odpowiednią szybkością.

Naprężenie rozciągające przy 10% wydłużeniu folii ze spiekanego ePTFE przed i po obróbce przez rozciąganie-kurczenie przedstawiono poniżej w tabeli 1.

Przykład odniesienia 1

Przeprowadzono taką samą procedurę jak w przykładzie 1, ale temperatura rozciągania została zmieniona na temperaturę pokojową (około 25°C). Folia darła się podczas rozciągania i w ogóle nie można było go przeprowadzić.

P r z y k ł a d 2

Na jedną powierzchnię folii ze spiekanego ePTFE zastosowanej w przykładzie 1 za pomocą wałka z wgłębieniami nałożono wielopunktowo lepiszcze utwardzane przez wilgoć (powierzchnia przenoszenia: 40%) i przylaminowano dzianinę (stosunek zmieszania nylonu/spandexu (stosunek ₂ masowy) = 75/25, grubość: 28G, gramatura: 58 g/m², wydłużenie w kierunku poprzecznym: 150%, odprężenie elastyczne w kierunku poprzecznym: 95%; w dalszym ciągu niniejszego tekstu określana jako Dzianina A). Powstały laminat pozostawiono w temperaturze pokojowej do utwardzenia lepiszcza przez wilgoć zawartą w powietrzu. Powstały laminat o budowie dwuwarstwowej podawano w sposób

PL 224 398 B1 ciągły do Urządzenia A, gdzie był on rozciągany w kierunku poprzecznym przez rozszerzarkę. Następnie laminat był kurczony przez zmniejszenie szerokości rozszerzarki w piecu. Potem laminat wyprowadzano z rozszerzarki i odbierano w sposób ciągły, przez co otrzymano rozciągalną tkaninę kompozytową (warunki rozciągania-kurczenia są szczegółowo opisane w poniższej tabeli 1).

Właściwości fizyczne (wydłużenie, odprężenie elastyczne, naprężenie rozciągające przy 10% wydłużeniu i stan płaski) tkaniny kompozytowej przed i po obróbce przez rozciąganie-kurczenie przedstawiono poniżej w tabeli 1. Ponadto zbadano odporność na ścieranie tej tkaniny kompozytowej metodą JIS L1096 E (metoda Martindale'a, płótno ścierne: standardowe płótno ścierne, nacisk: 12 kPa), i zliczono liczbę cykli ścierania do powstania dziury. Wynik ten jest również przedstawiony w poniższej tabeli 1. Ponadto na rys. 5 i 6 przedstawiono fotografie przekrojów ze skaningowego mikroskopu elektronowego tkaniny kompozytowej w kierunku poprzecznym. Rys. 5 przedstawia fotografię tkaniny kompozytowej przed obróbką przez rozciąganie-kurczenie, a rys. 6 - fotografię tkaniny kompozytowej po obróbce przez rozciąganie-kurczenie.

P r z y k ł a d 3

Przeprowadzono taką samą procedurę jak w przykładzie 2, tyle że temperatura rozciągania i temperatura kurczenia zostały zmienione na 55°C.

Właściwości fizyczne tkaniny kompozytowej przed i po obróbce przez rozciąganie-kurczenie przedstawiono poniżej w tabeli 1.

P r z y k ł a d 4

Przeprowadzono taką samą procedurę jak w przykładzie 2, ale Dzianina A została przylaminowana do obu powierzchni folii ze spiekanego ePTFE.

P r z y k ł a d 5

Przeprowadzono taką samą procedurę jak w przykładzie 4, ale do przedniej powierzchni folii ze spiekanego ePTFE przylaminowano materiał włókienniczy składający się z nylonu 40d jako osnowy i kombinacji nylonu 70d i spandexu 70d (stosunek zmieszania nylonu/spandexu = 92/8 (stosunek masowy)) jako wątku (wydłużenie w kierunku poprzecznym (w kierunku wątku): 55%, odprężenie elastyczne w kierunku poprzecznym (w kierunku wątku): 95%, w dalszym ciągu niniejszego tekstu określana jako Tkanina A), a do tylnej powierzchni folii ze spiekanego ePTFE przylaminowano okrągłą dzianinę składającą się z poliestru 70d (grubość: 28G, gramatura: 59 g/m , wydłużenie w kierunku poprzecznym: 200%, odprężenie elastyczne w kierunku poprzecznym: 55%, w dalszym ciągu niniejszego tekstu określana jako Dzianina B) zamiast przylaminowania Dzianiny A do obu powierzchni folii ze spiekanego ePTFE.

P r z y k ł a d 6

Przeprowadzono taką samą procedurę jak w przykładzie 2, ale temperaturę kurczenia zmieniono na 70°C.

P r z y k ł a d 7

Przeprowadzono taką samą procedurę jak w przykładzie 2, ale temperatura rozciągania i temperatura kurczenia zostały zmienione na 170°C.

Właściwości fizyczne tkaniny kompozytowej przed i po obróbce przez rozciąganie-kurczenie przedstawiono poniżej w tabeli 2.

P r z y k ł a d 8

Laminat (tkanina kompozytowa) folii ze spiekanego ePTFE i Dzianiny A otrzymany w taki sam sposób jak w przykładzie 2 poddano rozciąganiu z użyciem nieprzelotowej rozciągarki dwuosiowej. Podczas rozciągania laminat był rozciągany równocześnie w kierunku wzdłużnym i w kierunku poprzecznym. Po rozciągnięciu pozostawiono laminat (tkaninę kompozytową) w stanie swobodnym i pozwolono mu się w skurczyć do pierwotnych rozmiarów (warunki rozciągania-kurczenia są szczegółowo opisane w poniższej tabeli 2).

PL 224 398 B1

P r z y k ł a d 9

Przeprowadzono taką samą procedurę jak w przykładzie 2, ale temperatura rozciągania i temperatura kurczenia zostały zmienione na 220°C.

Przykład porównawczy 1

Laminat (tkanina kompozytowa) folii ze spiekanego ePTFE i Dzianiny A, otrzymany w taki sam sposób jak w przykładzie 2, został rozciągnięty do 2,00 razy w kierunku poprzecznym w temperaturze pokojowej. Podczas rozciągania część środkowa uległa przewężeniu do około połowy szerokości pierwotnej. Po usunięciu siły rozciągającej, tkanina kompozytowa odzyskała 72% długości pierwotnej.

Właściwości fizyczne tkaniny kompozytowej po jej pozostawieniu w położeniu poziomym na 1 godzinę przedstawiono poniżej w tabeli 2.

Przykład odniesienia 2

Przeprowadzono taką samą procedurę jak w przykładzie 2, ale zamiast Dzianiny A do jednej powierzchni folii ze spiekanego ePTFE przylaminowano tkaninę o strukturze skośnej 2/2 (tkanina o splocie skośnym) (jako osnowę i wątek zastosowano steksturowaną przędzę 40d/34f, gęstość: 165 x 77 nici/cal (650,1 x 303,38 nici/10 cm), wydłużenie w kierunku poprzecznym: 23%, odprężenie elastyczne w kierunku poprzecznym: 75%, w dalszym ciągu niniejszego tekstu określana jako Tkanina B), a stosunek rozciągania zmieniono na 1,35 razy.

Przykład porównawczy 3

Folię ze spiekanego ePTFE i Dzianinę A przylaminowano do siebie w taki sam sposób jak w przykładzie 2, ale Dzianina A została podczas spajania rozciągnięta około dwukrotnie w kierunku wzdłużnym, a utwardzanie i laminowanie prowadzono przez przepuszczenie laminatu między wałkami grzewczymi w temperaturze 150°C. Ponadto powstały laminat podawano ponownie do pieca (temperatura: 100°C) z nadmiarem prędkości wynoszącym około 80%, przez co Dzianina A została skurczona w kierunku wzdłużnym i otrzymano tkaninę kompozytową z pofałdowaną folią ze spiekanego ePTFE w postaci harmonijkowej.

Właściwości fizyczne tej tkaniny kompozytowej przedstawiono poniżej w tabeli 2. Ponadto zbadano odporność na ścieranie tej tkaniny kompozytowej w taki sam sposób jak w przykładzie 2, a wyniki są również przedstawione w poniższej tabeli 2. Ponadto na rys. 7 przedstawiono fotografię ze skaningowego mikroskopu elektronowego przekroju tkaniny kompozytowej w kierunku wzdłużnym.

T a b e l a 1

	Przykład 1	Przykład odniesienia 1	Przykład 2	Przykład 3	Przykład 4	Przykład 5	Przykład 6
Przed obróbką przez rozciąganie-kurczenie	wydłużenie	-	-	w poprzek: 18%	w poprzek: 18%	w poprzek: 15%	W poprzek: 13%	w poprzek: 18%
odprężenie elastyczne	-	-	w poprzek: 75%	w poprzek: 75%	w poprzek: 85%	w poprzek: 82%	w poprzek: 75%
naprężenie rozciągające przy 10% wydłużeniu (N/15 mm)	w poprzek: 0,8	w poprzek: 0,8	w poprzek: 2,1	w poprzek: 2,1	w poprzek: 2,2	w poprzek: 2,5	w poprzek: 2,1
Warunki rozciągania	warunki rozciągania w poprzek	temperatura: 150°C 1,50 razy	temperatura: pokojowa 1,50 razy (rozdarcie)	temperatura: 110°C 1,80 razy	temperatura: 55°C 1,80 razy	temperatura: 110°C 1,80 razy	temperatura: 110°C 1,80 razy	temperatura: 110°C 1,80 razy
warunki rozciągania wzdłuż	-	-	-	-	-	-	-
współczynnik zwiększenia powierzchni	1,50 razy	1,50 razy	1,80 razy	1,80 razy	1,80 razy	1,60 razy	1,80 razy

PL 224 398 B1 ciąg dalszy Tabeli 1

Warunki obróbki przez kurczenie	temperatura: 150°C	-	temperatura: 110°C	temperatura: 55°C	temperatura: 110°C	temperatura: 110°C	temperatura. 70°C
Po obróbce przez rozciąganie- -kurczenie	wydłużenie	-	-	w poprzek: 40%	w poprzek: 42%	w poprzek: 35%	w poprzek: 30%	w poprzek: 43%
odprężenie elastyczne	-	-	w poprzek: 92%	w poprzek: 93%	w poprzek: 95%	w poprzek: 91%	w poprzek: 94%
naprężenie rozciągające przy 10% wydłużeniu (N/15 mm)	w poprzek: 0,2		w poprzek: 0,8	w poprzek: 0,8	w poprzek: 1,1	w poprzek: 1,0	w poprzek: 0,8
Stan płaski	-	-	1,10	1,07	1,11	1,08	1,09
Odporność na ścieranie	-	-	2000 razy lub więcej	-	-	-	-

T a b e l a 2

	Przykład 7	Przykład 8	Przykład 9	Przykład porównawczy 1	Przykład odniesienia 2	Przykład porównawczy 2
Przed obróbką przez rozciąganie-kurczenie	wydłużenie	w poprzek: 18%	w poprzek: 18% Wzdłuż: 5%	w poprzek: 18%	w poprzek: 18%	w poprzek: 3%	wzdłuż. 60%
odprężenie elastyczne	W poprzek: 75%	w poprzek: 75% wzdłuż.80%	w poprzek: 75%	w poprzek: 75%	w poprzek: 83%	wzdłuż: 96%
naprężenie rozciągające przy 10% wydłużeniu (N/15 mm)	w poprzek: 2,1	w poprzek: 2,1 wzdłuż: 2,1	w poprzek: 2,1	w poprzek: 2,1	w poprzek: 2,4	w poprzek: 0,6
Warunki rozciągania	warunki rozciągania w poprzek	temperatura: 170°C 1,80 razy	temperatura: 150°C 1,50 razy	temperatura: 220°C 1,80 razy	temperatura: pokojowa 2,00 razy (część środkowa przewężona do połowy)	temperatura: 110°C 1,35 razy
warunki rozciągania wzdłuż		temperatura: 150°C 1,20 razy
współczynnik zwiększenia powierzchni	1,80 razy	1,80 razy	1,80 razy	około 1 razu	1,35 razy	-
Warunki obróbki przez kurczenie	temperatura: 170°C	temperatura: 150°C	temperatura: 220°C	temperatura: pokojowa	temperatura: 110°C	-
Po obróbce przez rozciąganie- -kurczenie	wydłużenie	w poprzek. 37%	w poprzek. 28% wzdłuż: 10%	w poprzek: 15%	w poprzek: 23%	w poprzek: 9%
odprężenie elastyczne	w poprzek: 91%	w poprzek: 93% wzdłuż:95%	w poprzek: 77%	w poprzek: 78%	w poprzek: 85%
naprężenie rozciągające przy 10% wydłużeniu (N/15 mm)	w poprzek: 1,2	w poprzek: 1,2 wzdłuż: 1,7	w poprzek: 1,8	w poprzek: 1,9	w poprzek: 1,9
Stan płaski	1,05	1,10	1,03	1,30	1,05	1,70
Odporność na ścieranie	-	-	-	-	-	1000 razy

PL 224 398 B1

Gdy przyjmowana jest struktura harmonijkowa, można otrzymać tkaninę kompozytową o znakomitych wartościach wydłużenia, odprężenia elastycznego i naprężenia rozciągającego przy 10% wydłużeniu, a także wysokiej rozciągliwości (przykład porównawczy 2). Jednak tkanina kompozytowa z przykładu porównawczego 2 ma mały stan płaski (stan płaski: 1,7, patrz rys. 7), a ponadto obniżoną odporność na ścieranie (tabele 1 i 2). Tymczasem nawet w przypadku poddania tkaniny kompozytowej obróbce przez rozciąganie-kurczenie, gdy podczas rozciągania powierzchnia praktycznie się nie zwiększa, naprężenie rozciągające przy 10% wydłużeniu jest niskie, a rozciągliwość - mała (przykład porównawczy 1).

Z drugiej strony tkaniny kompozytowe z przykładów 1 : 9, które poddano obróbce przez rozciąganie-kurczenie w celu zwiększenia powierzchni, charakteryzują się wysokim stanem płaskim i k orzystną odpornością na ścieranie, a ponadto mają korzystne naprężenie rozciągające przy 10% wydłużeniu i znakomitą rozciągliwość. Szczególnie w przykładzie 3 i 6 z powodu obniżenia temperatury obróbki przez rozciąganie-kurczenie, wywołanie stabilizacji termicznej było mało prawdopodobne, dzięki czemu rozciągliwość poprawiła się jeszcze bardziej. Z drugiej strony w przykładzie 7 i 9 prawdopodobieństwo stabilizacji termicznej było duże, a poprawa stopnia rozciągliwości - zmniejszona. W przykładzie 8 wartości naprężenia rozciągającego zarówno w poprzek, jak i wzdłuż był niższe aniżeli w przypadku tkaniny kompozytowej, która została mocno rozciągnięta w kierunku jednoosiowym (tak jak w przykładzie 2), jednak z uwagi na poprawę naprężenia rozciągającego w kierunkach dwuosiowych rozciągliwość oceniana z całościowego punktu widzenia była lepsza.

Ponadto zmierzono EBP tkaniny kompozytowej z przykładu 2, zarówno przed rozciąganiem, jak i podczas obróbki przez rozciąganie-kurczenie (tuż po obróbce przez kurczenie, a przed rozciąganiem). Wyniki przedstawiono w tabeli 3.

T a b e l a 3

	EBP
Przed rozciąganiem	0,50 kG/cm²
Podczas obróbki przez rozciąganie-kurczenie	0,42 kG/cm²

W przykładzie 2 tkanina została rozciągnięta do 1,8 razy w kierunku poprzecznym. O ile zakłada się, że por przed rozciąganiem ma przekrój kołowy o średnicy r, to z powodu rozciągania por uz yskuje przekrój eliptyczny o osi małej r i osi wielkiej 1,80r, zaś obwód elipsy przyjmuje długość 1,46 razy większą niż obwód pierwotnego okręgu. Ponadto gdy zakłada się, że por przed rozciąganiem ma przekrój kwadratu o boku r, to z powodu rozciągania por uzyskuje przekrój prostokątny, w którym krótszy bok ma długość r, a dłuższy 1,80r, zaś obwód prostokąta przyjmuje długość 1,40 razy większą niż obwód pierwotnego kwadratu. Gdy uwzględnia się, że por folii ze spiekanego ePTFE ulega deformacji spowodowanej rozciąganiem, teoretycznie wartość EBP jest odwrotnie proporcjonalna do obwodu poru, przez co w trakcie obróbki przez rozciąganie-kurczenie powinna ona zmaleć około 1/1,46 razy (« 0,68 razy) lub 1/1,40 razy (« 0,71 razy). W rzeczywistości jednak wartość EBP maleje tylko około 0,42/0,50 = 0,84 razy. Z tego faktu wnioskuje się, że por nie ulega takiemu rozciągnięciu, jak można by oczekiwać na podstawie współczynnika wydłużenia przy rozciąganiu.

P r z y k ł a d 10

Do hydrofilowej żywicy poliuretanowej (produkcji Dow Chemical Co., nazwa handlowa: Hypol 2000) dodano glikol etylenowy (grupy NCO żywicy poliuretanowej/grupy OH glikolu etylenowego =1/1 (stosunek molowy)), następnie dodano jeszcze toluen i otrzymana mieszanina została odpowiednio wymieszana, dzięki czemu otrzymano płyn pokrywający (stężenie prepolimeru poliuretanowego = 90% mas.).

Płyn pokrywający został nałożony na folię ze spiekanego ePTFE z przykładu 1 i utwardzony przez ogrzewanie, przez co otrzymano folię kompozytową A z warstwą żywicy poliuretanowej o grubości 25 μm (grubość części impregnowanej: 15 μm, grubość części powierzchniowej: 10 μm). Następnie otrzymaną folię kompozytową A podawano w sposób ciągły do Urządzenia A i poddano obróbce przez rozciąganie-kurczenie w takich samych warunkach jak w przykładzie 1.

Właściwości fizyczne folii kompozytowej A przed i po obróbce przez rozciąganie-kurczenie przedstawiono poniżej w tabeli 4.

P r z y k ł a d 11

Na folię kompozytową A z powierzchnią pokrytą żywicą poliuretanową (przed rozciąganiem), opisaną w przykładzie 10, nałożono punktowo za pomocą rolki z wgłębieniami (o powierzchni przenoPL 224 398 B1 szenia 40%) lepiszcze „Bondmaster” produkcji Japan NSC Co., Ltd. Następnie na tę powierzchnię nałożono Dzianinę A opisaną w przykładzie 2 i dociśnięto. Powstały laminat o budowie dwuwarstwowej podawano w sposób ciągły do Urządzenia A i poddano obróbce przez rozciąganie-kurczenie w takich samych warunkach jak w przykładzie 2, przez co otrzymano rozciągalną tkaninę kompozytową.

Właściwości fizyczne tkaniny kompozytowej przed i po obróbce przez rozciąganie-kurczenie przedstawiono poniżej w tabeli 4.

P r z y k ł a d 12

Przeprowadzono taką samą procedurę jak w przykładzie 11, tyle że Dzianina A została nałożona na obie powierzchnie folii kompozytowej A i związana z nimi. Powstały laminat o budowie trzywarstwowej poddano obróbce przez rozciąganie-kurczenie w taki sam sposób jak w przykładzie 11, przez co otrzymano rozciągalną tkaninę kompozytową.

T a b e l a 4

	Przykład 10	Przykład 11	Przykład 12
Przed obróbką przez rozciąganie-kurczenie	wydłużenie	w poprzek: 10%	w poprzek: 13%	w poprzek: 9%
odprężenie elastyczne	w poprzek: 65%	w poprzek: 82%	w poprzek: 85%
naprężenie rozciągające przy 10% wydłużeniu (N/15 mm)	w poprzek: 3,0	w poprzek: 3,2	w poprzek: 3,4
Warunki rozciągania	warunki rozciągania w poprzek	temperatura: 150°C 1,50 razy	temperatura: 110°C 1,80 razy	temperatura: 110°C 1,80 razy
warunki rozciągania wzdłuż	-	-	-
Współczynnik zwiększenia powierzchni	1,50 razy	1,80 razy	1,80 razy
Warunki obróbki przez kurczenie	temperatura: 150°C	temperatura: 110°C	temperatura: 110°C
Po obróbce przez rozciąganie-kurczenie	wydłużenie	w poprzek: 35%	w poprzek: 45%	w poprzek: 35%
odprężenie elastyczne	w poprzek: 85%	w poprzek: 92%	w poprzek: 95%
naprężenie rozciągające przy 10% wydłużeniu (N/15 mm)	w poprzek: 1,5	w poprzek: 1,6	w poprzek: 1,7
Stan płaski	-	1,08	1,06

Nawet w przypadku gdy żywica elastomerowa została przylaminowana do folii ze spiekanego ePTFE (przykłady 10, 11 i 12), osiągnięto znakomitą rozciągliwość. Jednak w porównaniu z przypadkiem, gdy żywica elastomerowa nie jest laminowana (Przykłady 1, 2 i 4), rozciągliwość jest niższa, gdy żywica elastomerowa została przylaminowana.

Rozciągalna tkanina kompozytowa będąca przedmiotem niniejszego wynalazku charakteryzuje się znakomitą przepuszczalnością wilgoci i ponadto może zostać ulepszona pod względem osłony przed wiatrem i wodoodporności, i jest przydatna jako tkanina stosowana do wytwarzania produktów włókienniczych (na przykład artykuły stosowane na wolnym powietrzu, artykuły odzieżowe, obuwie itp.).

Claims

1. Rozciągalna tkanina kompozytowa, znamienna tym, że ma:

₂ (a) porowatą folię ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu o gramaturze 5 do 100 g/m oraz naprężenie rozciągające przy 10% wydłużeniu 0,5 N/15 mm lub mniej, oraz

PL 224 398 B1 (b) rozciągalne płótno przylaminowane do porowatej folii ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu pozbawionej warstwy żywicy elastomerowej, a wspomniana porowata folia pozostaje w stanie płaskim, przy czym rozciągalna tkanina kompozytowa ma naprężenie rozciągające przy 10% wydłużeniu, zgodnie z pomiarem wykonanym co najmniej w jednym kierunku, 1,8 N/15 mm lub mniej, po stronie nierozciągalnej zaś wspomniana porowata folia jest w stanie płaskim, przy czym stan płaski wspomnianej porowatej folii ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu jest mierzony jako stosunek (LT/LW) długości rzeczywistej LT folii ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu do jej długości pozornej L_W i wynosi 1,2 lub mniej.

2. Rozciągalna tkanina kompozytowa według zastrz. 1, znamienna tym, że folia ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu jest dwuosiową folią ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu.

3. Rozciągalna tkanina kompozytowa według zastrz. 1, znamienna tym, że folia ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu ma wydłużenie rozrywające 50 do 700%.

4. Rozciągalna tkanina kompozytowa według zastrz. 1, znamienna tym, że folia ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu ma średnią grubość 7 do 300 μm.

5. Rozciągalna tkanina kompozytowa według zastrz. 1, znamienna tym, że folia ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu ma maksymalną średnicę poru 0,01 do 10 μm.

6. Rozciągalna tkanina kompozytowa według zastrz. 1, znamienna tym, że folia ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu ma porowatość 50 do 98%.

7. Rozciągalna tkanina kompozytowa według zastrz. 1, znamienna tym, że gdy odcinek rozciągalnej tkaniny kompozytowej o szerokości 5 cm jest rozciągnięty w kierunku wzdłużnym pod naprężeniem 300 g, a następnie uwolniony od naprężenia, niwelacja wydłużenia R rozciągalnej tkaniny kompozytowej, przedstawiona poniższym równaniem, wynosi 70% lub więcej:

R = (L2-L3) / (L2-L1) x 100 przy czym R oznacza odprężenie elastyczne, L1 oznacza długość tkaniny kompozytowej przed przyłożeniem naprężenia, L2 oznacza długość tkaniny kompozytowej w czasie naprężenia, a L3 oznacza długość tkaniny kompozytowej po usunięciu naprężenia.

8. Rozciągalna tkanina kompozytowa według zastrz. 1, znamienna tym, że gdy odcinek rozciągalnej tkaniny kompozytowej o szerokości 5 cm jest rozciągnięty w kierunku wzdłużnym pod naprężeniem 300 g, wydłużenie E rozciągalnego płótna, przedstawione poniższym równaniem, wynosi 30% lub więcej:

9. Rozciągalna tkanina kompozytowa według zastrz. 1, znamienna tym, że wewnętrzna powierzchnia porów spienionego porowatego politetrafluoroetenu jest pokryta polimerem hydrofobowym i/lub polimerem lipofobowym.

10. Rozciągalna tkanina kompozytowa według zastrz. 1, znamienna tym, że na folii ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu utworzona jest warstwa żywicy elastomerowej.

11. Sposób wytwarzania rozciągalnej tkaniny kompozytowej określonej zastrz. 1 , znamienny tym, że obejmuje następujące etapy: spajanie spiekanej folii ze spienionego porowatego politetrafluoroetenu z rozciągalnym płótnem; rozciąganie powstałego laminatu w płaszczyźnie tak, aby zwiększyć powierzchnię laminatu 1,4 razy lub więcej; oraz kurczenie laminatu przez usunięcie siły rozciągającej.

12. Sposób wytwarzania rozciągalnej tkaniny kompozytowej według zastrz. 11, znamienny tym, że rozciąganie-kurczenie laminatu prowadzi się w temperaturze 220°C lub niższej.

13. Sposób wytwarzania rozciągalnej tkaniny kompozytowej według zastrz. 11, znamienny tym, że kurczenie laminatu prowadzi w temperaturze 50°C lub wyższej.

14. Sposób wytwarzania rozciągalnej tkaniny kompozytowej według zastrz. 11, znamienny tym, że rozciąganie powstałego laminatu następuje w kierunku jednoosiowym z równoczesnym zapobieganiem przewężeniu.

15. Sposób wytwarzania rozciągalnej tkaniny kompozytowej według zastrz. 11, znamienny tym, że rozciąganie powstałego laminatu następuje w kierunkach dwuosiowych.