SE445815B - Flexibel skiktad produkt for vattenteta persedlar - Google Patents

Description

l0 l5 20 25 30 35 7902163-0 2 endast att vattenånga från svett överföres från insidan till utsidan, så att underkläder inte blir våta och så att den naturliga genom evaporering åstadkomna kyleffekten kan uppnås.

Andningsförmâgan och förmågan att transportera invändig ånga till de yttre omgivningarna användes omväxlande i denna dis- kussion.

Transporten av vatten genom ett skikt kan erhållas på ett flertal olika sätt. Vävmaterial användes för det mesta, då sto- ra mängder fukt skall överföras. Vävmaterial är hydrofila, ef- tersom en vattendroppe, som placerats på ytan av dessa material, bildar en avancerande vattenkontaktvinkel, som är mindre än 90°, så att materialen vätes spontant. Materialen är även porösa genom porer, som åstadkommer fullständiga passager genom väv- materialet. Vatten förflyttar sig genom kapillärverkan från den inre ytan till den yttre ytan, där det evaporerar. Ehuru vissa vävmaterial kan tåla genom tryck åstadkommen strömning av vat- ten genom desamma beroende pâ slingringen och längden av ström- ningsbanan så transporterar de lätt vatten genom kapillärverkan från den yttre ytan till den inre ytan och är sålunda olämpliga såsom material för regnkläder. Den komfort, som kännetecknar bomullskläder i varma klimat, erhålles på grund av materialets förmåga att transportera vatten till den yttre ytan där det lätt kan evaporera och ge kylning. Ett annat naturligt väv- eller pormaterial är läder, som erhåller sin stora komfort med avseen- de på möjlighet till andning genom porignet (wicking).

Enligt en i det amerikanska patentet nr 3 953 566 beskriven uppfinning åstadkommes porösa membran, som uppfyller de två kom- fortkraven och som är vattentäta samtidigt som de släpper igenom strömning av vattenånga. För regnkläder är dessa membran vanli- gen laminerade på vävnader för mekaniskt skydd och stil. Dessa membran är i sig själva hydrofoba och innehåller mycket små po- rer, som står emot inpassage av vatten även vid väsentliga tryck eller då de gnides eller vikes. Materialen tillåter emellertid lätt genomströmning av gaser, inklusive vattenånga. Till skill- nad från vad som gäller vid vävmaterial erhålles andningsbarheten genom evaporering av vatten inuti klädseln eller på den inre ytan av membranet och evaporeringen följes av gasströmning eller diffusion av vattenånga genom membranet till utsidan. l0 l5 20 25 30 35 7902163-0 När dessa nya kläder bäres vid ansträngande aktiviteter, som medför att bäraren svettas häftigt, genomtränger emeller- tid de ytaktiva medlen i svetten så småningom det hydrofoba membranet, täcker dess inre ytor och medför att dess vatten- täta egenskaper går förlorade, varvid materialet blir genom- släppligt. För att återställa vattentätheten måste kläderna rengöras för avlägsnande av de ytaktiva föroreningarna. I prak- tiken är detta en nackdel då det gäller att erhålla en vid- sträckt kommersiell spridning av kläderna.

Kort beskrivning av uppfinningen.

Uppfinningen avser ett skiktat föremål, avsett att användas i vattentäta kläder eller tält, varvid föremålet är vattentätt, tål ytaktiva medel vid svettning, svettning och likväl tillåter förångning av svett samt överföring av ånga genom det skiktade föremålet.

Föremålet enligt uppfinningen innefattar en kombination av åtminstone två skikt; l) ett inre, kontinuerligt hydrofilt skikt, som lätt tillåter genomdiffusion av vatten, förhindrar transport av ytaktiva medel och nedsmutsande ämnen, t.ex. de, vilka upp- träder vid svettning, och väsentligen står emot genom tryck in- ducerad vattenströmning; och 2) ett hydrofobt skikt, som till- låter genomträngning av vattenånga och ger termiskt isolerande egenskaper även då det utsättes för regn.

Kläder, som är tillverkade av dessa material, är permanent vattentäta med avseende på yttre vattenkällor men tillåter lik- väl evaporering av svett närhelst partialtrycket hos vattenånga inuti klädseln överstiger trycket utanför. I praktiken medför detta att nästan alla klimatförhållanden omspännes.

Den hydrofila filmen har en ånggenomsläppningsgrad, som överstiger l000 g/m2 och dag och företrädesvis överstiger app- roximativt 2000 g/m2 och dag. Filmen tillåter inte avskiljbar genomsläppning av ytaktiva medel och företrädesvis tillåter den inte avskiljbar strömning av vatten vid hydrostatiska övertryck upp till l,76 kp/cm2.

Det hydrofoba skiktet har en ânggenomsläppningsgrad, som överstiger l000 g/m2 och dag och företrädesvis 2000 g/m2 och dag, varvid en avancerande vattenkontaktvinkel överstiger 90° och skiktet företrädesvis är bildat av en porös hydrofob polymer. l0 l5 20 25 30 35 7902163-0 Beskrivning avseende ritningarna.

Figur l visar en apparat för att bestämma ånggenomsläpp- ningsgraden (MVTR), såsom beskrives i ASTM-E96-66BM.

Figur 2 visar den modifierade testform, som användes för att bringa vatten l6 i direkt kontakt med testmaterialets 20 yta. iFigur 3 visar testapparaten för vattentäthetsprovet med en 25 cm vattenpelare.

Figur 4 visar Mullin's “Burst Test"-apparat, vilken använ- des vid vattentäthetsprov vid övertryck av l,76 och 3,52 kp/cmz.

Detaljerad beskrivning av uppfinningens föredragna utföringsformer.

Andningsbarheten eller förmågan att användas uppnås enligt uppfinningen genom transport av vatten genom diffusion. Driv- kraften för denna överföringsmekanism utgöres av vattenångans partialtryckskillnad över det skiktade föremålet.

Ett inre skikt av det skiktade föremålet enligt uppfin- ningen utgöres av ett kontinuerligt hydrofilt skikt. Uttrycket “hydrofil" har använts av andra vid hänvisning till flera olika egenskaper hos material, som innefattar följande: l) Material, som absorberar väsentliga mängder vatten, då de är nedsänkta i detsamma. 2) Material, som absorberar fukt från atmosfären. 3) Porösa material, som lätt genomväter, då de bringas i kontakt med vatten. 4) Porösa material, som absorberar vatten i sin struktur, då de bringas i kontakt med detsamma. 5) Material, vilka har ytor, som lätt vätes av vatten. 6) Material, som är permeabla med avseende på vattenånga.

Det i ansökningen använda uttrycket "hydrofil film" är be- gränsat till kontinuerliga filmer, inklusive skummade filmer med slutna celler, vilka filmer inte tillåter strömning av gaser eller vätskor genom öppna porkanaler i materialet utan överför väsentliga vattenmängder genom filmen genom absorbering av vat- ten vid filmens ena sida, där vattenângkoncentrationen är hög, och desorbering eller evaporering vid filmens motsatta sida, där vattenângkoncentrationen är låg. 10 15 20 25 30 35 7902163-0 5 Om en kontinuerlig film av hydrofilt material exponeras för luft, som innehåller en väsentlig mängd vattenånga vid filmens ena sida, och för luft, som innehåller en mindre mängd vattenånga vid den andra sidan, så kommer den sida av filmen, som exponeras för den högre vattenángkoncentrationen, att ab- sorbera vattenmolekyler, som diffunderar genom filmen och desor- beras eller evaporeras vid den sida, som är exponerad för den lägre vattenångkoncentrationen. Sålunda transporteras vatten- ånga effektivt genom filmen på en molekyl-för-molekyl-bas.

De hydrofila materialen enligt uppfinningen har inte nödvändigt- vis hydrofila ytegenskaper, såsom indikeras av kontaktvinkeln för frampasserande vatten. I själva verket har de två specifika exempel, som här anges såsom lämpliga hydrofila material, vat- tenkontaktvinklar, som överstiger 900 och som kan anses hydro- foba från denna synpunkt.

De hydrofila materialen enligt uppfinningen är selektiva då det gäller att absorbera och transportera vatten och inte ytaktiva medel och organiska medel i allmänhet. De hydrofila materialen tillåter ej heller gaser, t.ex. syre och kväve, att lätt strömma genom desamma under hydrostatiskt tryck. Materia- len står även emot hydraulisk strömning av vätskor, inklusive vatten. Dessa kontinuerliga, hydrofila filmer är unika då det gäller att transportera vatten endast genom absorption-evapora- tionsmekanismen. Materialen överför inte vatten genom kapillär- verkan eller genom sugning. Vattenmolekyler förmodas inte bli överförda tillsammans med andra vattenmolekyler på det sätt som gäller vid normala hydrauliska och kapillära strömningar.

I själva verket bildar de hydrofila filmerna i kombination med eventuell vävnad, som användes såsom ett stöd, ett användbart vattentätt ark, som har en ånggenomsläppningsgrad, som vanligen inte är mycket lägre än ånggenomsläppningsgraden hos den väv, som användes såsom stöd. Hydrauliska filmer tenderar att för- svagas och att bli lätt rivbara, speciellt när de svällt med vatten. Därför måste de stödjas och skyddas genom fysikaliskt starka, flexibla och nötningsbeständiga överdrag, som är permeab- la med avseende pâ passage av vattenånga. Om det yttre överdra- get hos ett klädesplagg inte är hydrofobt, så kommer plagget att genomvätas av regn, vilket gör att den hydrofila filmen kyles. 10 l5 20 25 30 35 7902163-0 Det hydrofila skiktet kan inte vara poröst i den meningen, att det förekommer passager, som är större än den molekylära storleken. Likväl kan det utgöras av ett skum så länge som skummet inte har öppna celler. Någonstans måste det förekom- ma ett kontinuerligt barriärskikt med avseende på passage av ytaktiva molekyler. Ett av de föredragna hydrofila materialen utgöres av ett skum.

Två i handeln tillgängliga hydrofila material har visat sig ha de enligt uppfinningen erforderliga egenskaperna. Det ena materialet utgöres av en organisk polymer med en hydrofil fasthet och det säljes under namnet HYPOL. HYPOL är en reaktiv prepolymer, som kan tvärbindas genom vatten och/eller multifunk- tionella aminer, inklusive blockerade karbamataminer. HYPOL har en ryggrad av polyoxyetylenenheter, som slutar med toluen- disocynatgrupper. Strukturen utgöres väsentligen av en grenad polyeter med maximalt tre reaktiva isocyanatgrupper (NCO) per molekyl. Det andra hydrofila materialet utgöres av ett fluor- kol med hydrofila sidogrupper och säljes i handeln under namnet NAFION. NAFION är en perfluorsulfonsyraprodukt. Den beskrives såsom en sampolymer av tetrafluoreten samt en monomer, t.ex. såsom perfluor-3,6-dioxa-4-metyl-7-oktensulfonsyra.

På grund av den stora kemiska skillnaden mellan dessa hydro- fila polymerer är det troligt att det förekommer ytterligare, lämpliga hydrofila material, som skulle kunna vara användbara.

Det yttre skiktet vid den tvåskiktade utföringsformen av uppfinningen är hydrofobt, poröst och permeabelt med avseende på gaser. Det är använda uttrycket hydrofob betyder att vatten inte kommer att spridas på materialet och sugas in i dess porösa struktur. En vattendroppe, som är placerad på ytan hos ett hög- hydrofobt skikt, kommer att bli kvar i form av en nästan sfärisk droppe med en främre vattenkontaktvinkel, som är större än 900.

Vattenånga, som evaporerar eller desorberar från det inre hydro- fila skiktet, är fri för att strömma eller diffundera såsom en gas genom porerna hos det hydrofoba skiktet till den yttre om- givningen.

När den yttre relativa fuktigheten är l00 %, som den kan vara under regnförhållanden, kan en gynnsam ångtryckskillnad endast uppnås, när temperaturen vid insidan är högre än vid ut- l0 15 20 25 30 35 7902163-0 sidan. Av detta skäl är det önskvärt att anordna ett isole- rande skikt utanför det hydrofila skiktet. Detta gör den av kroppsvärmet alstrade termiska gradienten brantare, ökar ång- tryckskillnaden (under antagande av en relativ fuktighet av l00 % vid insidan) och ökar sålunda ånggenomsläppningsgraden.

Om insidan av klädesplaggets yta är alltför kall kommer svett- ånga att kondensera på den kalla ytan och att väta klädesplag- get och den detta bärande personen.

Det är icke önskvärt att det yttre skiktet förlorar de flesta av sina termiska, isolerande egenskaper, då det blir blött av regn. Därför är det yttre skiktet företrädesvis hydro- fobt och vattentätt. Företrädesvis är detta skikt vattentätt vid vattentryck, som överstiger 1,76 kp/cmz, så att skiktet bibehåller sina termiskt isolerande egenskaper och inte fuk- tas ens då det utsättes för regn med hög hastighet på grund av blåst och/eller när det utsättes för mekanisk böjning eller gnidning. En film av porös, expanderad polytetrafluoretylen, vilken har uppvärmts över sin kristalliniska smältpunkt efter expansion har visat sig utgöra ett idealiskt hydrofobt skikt för användning i regnkläder. Dessa filmer är mycket porösa, en egenskap som ger dem goda termiskt isolerande egenskaper, men likväl är porerna mycket små till sin storlek, vilket leder till höga tryck för inträngning av vatten. Detta porösa material tillåter vattenånga att diffundera från en zon med relativt högt vattenångtryck inuti ett varmt regnplagg till en zon med lägre vattenångtryck vid den kallare utsidan.

I det amerikanska patentet nr 3 953 566 beskrives iordning- ställandet av de önskvärda mikroporösa, expanderade hydrofo- ba polytetrafluoretenfilmerna.

Andra hydrofoba material, som kan användas i det ytt- re skiktet, inkluderar högkristalliniska filmer av expanderad polytetrafluoreten (PTFE), som inte har upphettats över den kristalliniska smältpunkten, samt filmer av andra mikropori- ga hydrofoba polymerer, t.ex. polypropylen, som har de nöd- vändiga vattenânggenomsläppnings- och vattentäthetsegenskaper- na. En dylik mikroporig polypropylenfilm säljes i handeln under namnet CELGARD. Andra hydrofoba skikt, som är mindre 10 l5 20 25 30 35 7902163-0 användbara för de isolerande egenskaperna, eftersom vatten genomväter desamma vid lägre tryck, är också användbara.

Dessa skikt inkluderar tätt vävda material av fina, hydro- foba fibrer, inkluderande polyolefinfibrer, t.ex. polyeten och polypropen polytetrafluoretenfibrer samt andra fibrer, som behandlats med hydrofoberingsmedel. Vidare kan tätt åt- skilda icke-vävda nät av de ovan beskrivna fibrerna också gvara användbara.

Hydrofila och hydrofoba skikt kan fastsättas genom utnyttjande av ett flertal procedurer. Kanter av skikten kan fastsättas, exempelvis genom att de sys eller genom använd- ning av vidhäftningsmedel. Alternativt kan ett vidhäftnings- medel appliceras för hopfogning av andra delar av de två skiktens ytområde. Denna teknik kan något reducera det omrâ- de, som är tillgängligt för genomsläppning av vattenånga men huvuddelen av ytan blir kvar.

En annan teknik, som kan användas, innebär att gjuta ett hydrofilt skikt direkt på ett mikroporigt hydrofobt skikt med applicering av lämpligt hydrauliskt tryck för att tvinga den hydrofila polymeren att tränga in i ythåligheterna hos det hydrofoba skiktet och att därigenom binda det hydrofila skiktet till det hydrofoba skiktet.

Det nya skiktade föremålet enligt uppfinningen kan med framgång ingå i många olika skiktkombinationer. Textilskikt kan tillfogas för att ge styrka och estetiska egenskaper, varvid nämnda skikt appliceras på både det hydrofila skiktet och det hydrofoba skiktet, så att dessa tvâ senare, nödvän- diga skikt kommer att befinna sig i mitten, sandwich-liknande, varvid totalt fyra skikt erhålles. Exempelvis är det vid app- likationer, såsom regnkläder och utrustning för fjällvand- ring, önskvärt att åstadkomma ett yttre skikt av ett textil- material, t.ex. nylon eller polyester, intill det hydrofoba skiktet samt ett inre skikt av ett annat textilmaterial, t. ex. en nylontrikåstickning, intill det hydrofila skiktet för nötningsmotstând och för att ge kompositionen en naturlig textilkänsla och -stil. För beklädnad, som ligger an mot mar- ken, och för sovsäcksöverdrag erfordras inte ett textilskikt l0 l5 20 25 30 35 7902163-0 intill det inre av det hydrofila skiktet.

Vattenånggenomsläppningsgraden genom det skiktade föremålet enligt uppfinningen bör ligga över l000 och före- trädesvis över 2000 g/m2 och dag för att fukten från det inre av ett hölje, som bildats av föremålet, skall komma ut.

Dessa extremt höga nivåer på fuktgenomsläppning kan uppnås även när det hydrofoba skiktet och det hydrofila skiktet är sammanbundna med vidhäftningsmedel vid punktställen hos arken.

De enskilda skikten och det sammansatta skiktade fö- remålet skall vara flexibelt och företrädesvis mjukt och smidigt, såvida föremålet skall användas i kläder, t.eX. så- som regnplagg, eller i tält, sovsäcksöverdrag och liknande.

En signifikant fördel med uppfinningen är att vattentäthet och förmåga att släppa igenom ånga kan uppnås med en lätt kon- struktion. Sålunda är det önskvärt att använda arkmaterialet i ytterkläder och tält, varvid det kan användas av sådana, som gör iordning ryggpackningar, bergsklättrare och andra, som önskar lätt utrustning.

Slutligen ger uppfinningen ett material, som verkli- gen är lämpat för allväderskläder och inte enbart för regn- kläder. På grund av att dessa skiktade föremål inte kan genomträngas av luft så kan de också med fördel användas för vindtygsjackor. De ger också tillräckligt hög ånggenomsläpp- ning för att tillåta människan att överleva ökenförhållanden, under det att klädespersedlar, som ånga inte kan tränga ige- nom, inte tillåter någon kyleffekt och snabbt leder till ut- mattning genom värme hos bäraren.

De följande exemplen åskådliggör utföringsformer av uppfinningen. Alla delar och procentsatser hänför sig till vikt såvida inte annat angives.

A. De använda proven i exemplen är: l. Prov på vattentäthet.

Det enda riktiga provet på vattentäthet omfattar verk- lig användning, varvid förekommer mekanisk påkänning, böjning, gnidning, temperaturcykling samt möjlighet till nedsmutsning av en myriad av ämnen. För att åstadkomma ett medel för jäm- e 10 15 20 25 30 35 7902163-0 io förelse i laboratoriet användes följande två tester. Vid den första användes en modifierad testapparat enligt Sutter. I- fig. 3 visas ett schematiskt diagram avseende denna apparat.

Vatten 40 bringas under en hydrostatisk vattenpelare på 25 cm mot ett prov 42, som är tätat medelst två silikongummität- ningar 44 mellan en behållare 46 med en övre genomsynlig plexiglasdel 48. Den övre delen 48 och behållaren 46 samman- pressas medelst klämmor. Den övre delen 48 är försedd med en iluftventil 50 med måttet 0,079 cm. Den 25 cm höga vattenpela- ren motsvarar ett testtryck på provet av approximativt 0,021 kp/cmz. Provets 42 övre yta 52 granskas visuellt med avseende på vatten, som kan tvingas genom provet. Det bör observeras att en förhållandevis läng tidsperiod erfordras vid provet för att läckage skall detekteras, speciellt för mikropormate- rial, varvid vattenströmningen blir långsam genom de små, ofta slingriga strömningskanalerna. Om inget vatten detekte- ras efter 20 minuter har materialet klarat detta prov på vat- tentäthet. Det förhållandet att detta prov klarats anses vara ett mycket minimalt kriterium på att ett material anses vara vattentätt.

Vid den andra laboratorieprovmetoden utnyttjas appa- ratur, som användes vid Mullin's “Burst Test" (Fed. Std. l9l, Method 5512) och denna visas schematiskt i fig. 4. Testproce- duren består i att öka trycket hos vatten 60 till testnivån under en period av approximativt l0 sekunder, att hålla trycket vid denna nivå under 30 sekunder och att visuellt bestämma läckage på samma sätt som vid det tidigare testet. Vatten- trycket ökas genom att vatten 60 pressas från en cylinder 62 medelst en kolv 64 till en cylindrisk behållare 66. Provet 68 hälles över behållaren 66 genom att det fastklämmes med en övre ring 70. Trycket visas på mätaren 74.

En metallskärm 72 placeras på den övre delen av test- provet för att hindra detta från att brista vid förhöjda test- tryck. En testtrycknivå av 1,76 kp/cmz har använts av den amerikanska armên såsom en acceptabel nivå på vattentäthet för deras vattentäta kläder. Arméns testmetod skiljer sig emellertid genom att trycket ökas kontinuerligt till dess läckage observeras. Denna procedur kan ge missledande och 10 15 20 25 30 35 7902163-0 11 aiitför gynnsamma resu1tat då den användes i samband med mikropormaterial. Den bättre proceduren, varvid trycket bi- behå11es vid en förutbestämd nivå under en bestämd tidspe- riod, användes för att erhå11a de här rapporterade värdena. 2. Test för 1uftpermeabi1itet.

Permeabi1iteten med avseende på 1uft hos proven upp- mättes med en Gur1ey-densometer (ASTM D72658). Resuitat anges i Gur1ey-ta1, som är den tid i sekunder, som erfordras för att 100 cm 1uft ska11 passera genom en yta av 6,45 cmz av provet vid ett tryck motsvarande en vattenpe1are av 12,40 cm.

Detta mått kan omvand1as ti11 metriska permeabiiitetsenheter (cmscm/sek. cm2cm.Hg) genom fö1jande forme1: tjock1ek hos provet x 0,0432/Gur1ey-ta1. 3. Testmetod för MVTR Testapparaten för att bestämma ånggenoms1äppningsgra- den (MVTR), såsom beskrives i ASTM-E96-66BW, visas i fig. 1.

Denna metod är inte 1ämp1ig för att bestämma de mycket höga ånggenoms1äppningsgraderna hos materia1, beskrivna i denna uppfinning, emedan 1uftgapet me11an ytan 10 hos vattnet 12 och det materia1 14, som ska11 testas, i sig sjä1v utgör ett betydande motstånd för passage av vattenånga. Detta stagnanta 1uftgap har ett uppskattat MVTR av approximativt 900 g per m2 och dag, som ger den övre gränsen på MVTR, som kan detekteras med denna testutformning.

För de en1igt uppfinningen använda materia1en med högt MVTR, vi1ka materia1 också är vattentäta, har en modifierad testutformning använts, varvid 1uftgapet e1imineras genom att skâ1en vändes, så att vattnet bringas i direkt kontakt med provmateria1ets yta (fig. 2). Proceduren är följande. Approxi- mativt 80 c1 vatten 16 pïaceras i en avsma1nande skâ1 18, som har en höjd av 11,43 cm och en öppningsbredd av 6,35 cm. Det för testning avsedda materia1et 20 förseg1as vid skâ1ens kant med ett si1ikonvidhäftningsmede1 22. Skä1enheten väges ti11 närmaste 1/100 gram och en e1astisk gummikrage 24 p1aceras på skå1en under spänning. I en omgivande kammare 26 upphänges enheten upp och ned genom en cirku1är öppning i en stödp1atta.

Dess 1äge justeras mede1st gummikragen, så att skålens öpp- ning inriktas med p1attans undre yta. Me11an denna yta och 10 l5 20 25 30 35 7902165-0 _12 kammarens botten finns ett luftmellanrum med en tjocklek av approximativt l0,l6 cm, över vilket luft bringas att ström- ma med en hastighet av approximativt l98 m. Kammaren hålles vid en temperatur av 22,8 1 l,l5°C och en relativ fuktighet av 50% 1 2%. Provet blir kvar i kammaren under 3 timmar och , avlägsnas och väges sedan åter inom l/l00 g. Fuktgraden ut- tryckes sedan i g förlorat vatten per m2 av provytan under 24 timmar.

EXEMPEL I Svett från en människa uppsamlades genom urvridning av en genom svett fuktad klädespersedel. 25 ml placerades i en skål för ânggenomsläppningsgradtestet. Ett mikroporigt polytetrafluoretenmembran, typ GORE-TEX, som hade provats för att fastställa att det var vattentätt, då det utsattes för prov vid en 25 cm hög vattenpelare och vid vattentryck av l,77 och 3,52 kp/cmz, förseglades vid provskålens kant. Skälen vändes och lämnades vänd under de omgivande förhållandena, till dess all svett hade evaporerat genom GORE-TEX-membranet, vilket erfordrade en tid av approximativt 2 dagar.

Det naturligt vita membrandet syntes nu brunt med tyd- lig nedsmutsning på båda sidorna. Det torra, smutsade membra- net uppvisade en viktökning av 0¿265 g beroende på kvarvarande smuts i och på detsamma. i I Det smutsade membranet tryckprovades vid ett tryck. motsvarande en vattenpelare med en höjd av 25 cm och befanns läcka nästan omedelbart på ett ställe, varvid synlig läckning uppträdde över hela dess yta inom 3-4 minuter.

När membranet utsattes för provet med trycket 1,77 kp/cmz strömmade vattnet ymnigt genom detsamma.

EXEMPEL II Den skumbara hydrofila polyuretanpolymeren HYPOL FHP3000 göts approximativt 0,00635 cm tjock på ett GORE-TEX- polytetrafluoretenmembran, som i detta fall endast användes såsom ett frigöringsark. Provet täcktes också med ett frigö- ringsark i form av ett GORE-TEX-membran. Hänsyn togs för att inte gnida HYPOL-polymeren, så att vidhäftning skedde. HYPOL- polymeren och frigöringsarken placerades i en fuktkammare med en relativ fukthalt av 96% och fick härda under en timme. Ef- 3' l0 l5 20 25 30 35 7902163-0 l3 ter härdningen avlägsnades en HYPOL-film från frigöringsarket.

Vatten reagerar för att tvärbinda HYPOL-polymeren.

Om vatten infördes snabbare eller vid förhöjd temperatur sked- de skumning. I en högfuktig kammare med omgivningens tempera- tur införes vatten tillräckligt långsamt, så att en icke-po- rös härdad film erhålles.

Ett prov på en HYPOL-film, vilken iordningställts ovan, provades med avseende på fuktgenomsläppningsgrad vid det om- vända skâlprovet och befanns ha ett värde av ll,575 g/m2 och dag. Ett annat prov på film provades med avseende på luft- permeabilitet i en Gurleyometer och befanns sakna permeabili- tet enligt möjligheten för provningen. Ett ytterligare prov på filmen provades med avseende på vattentäthet vid ett tryck motsvarande en vattenpelare med en höjd av 25 cm under 20 mi- nuter och vid ett övertryck av l,76 kp/cm2 under 30 sekunder och någon läckning detekterades ej. 25 mm svett från människa från samma källa som den, vilken användes i exempel I placerades i en ångtestskâl och täcktes först med HYPOL-membranet och sedan med GORE-TEX- membranet, liknande det som använts i exempel I. Kanterna för- seglades och skålen vändes. Svetten fick evaporera på samma sätt som i exempel I. Efter det att svetten hade evaporerat syntes GORE-TEX-membranet inte vara nedsmutsat och det hade inte någon mätbar viktökning. HYPOL-membranet fläckades och täcktes emellertid med rester från svetten på den sida, som hade varit i kontakt med svett.

När GORE-TEX-membranet provades med avseende på vat- tentäthet på normalsätt vid vattenpelare av 25 cm och vid ett övertryck av l,76 kp/cm2 under 30 sekunder så läckte membra- net inte, vilket indikerade att det inte hade nedsmutsats.

När HYPOL-filmen provades med avseende på vattentäthet så läckte ej heller denna vid något provtillstånd. GORE-TEX-mem- branet provades sedan vid ett övertryck av l,76 kp/cm? under 20 minuter och det läckte inte. När HYPOL-membranet provades under detta förhållande så förekom inte någon större läckning men detekterbar fukt, som hade passerat genom membranet, kunde detekteras. lO 15 20 25 30 35 7902163-0 14 EXEMPEL III En 0,00635 cm tjock film av en prepolymer, typ HYPOL FHP3000, göts på ett mikroporigt polytetrafluoretenark, typ GORE-TEX, liknande det, som användes i exempel I. HYPOL- prepolymeren besprutades sedan likformigt med vattenl Den reagerande vätskan masserades manuellt över GORE-TEX-arkets yta till dess härdningsreaktionen hade pågått tillräckligt länge för att HYPOL-polymeren skulle bli viskös och klibbig. _Provet placerades i en fuktkammare med en relativ fukthalt av 96% under 30 minuter för âstadkommande av fullständig härdning. Det sammansatta arket hade en tjocklek av 0,020 cm och ett MVTR av 7300 g/m2 och dag. Provet var vattentätt under båda standardproven före och efter det att 25 mm svett hade evaporerats genom detsamma.

EXEMPEL IV Mikroporig polypropylen, typ CELGARD, är en produkt av Celanese Plastics Co. Ett ark av CELGARD 2500 provades och befanns ha en tjocklek av 0,00254 cm, en luftpermeabilitet motsvarande noll på Gurley-densometern. Arket provades med avseende på vattentäthet och befanns vara vattentätt vid standardproven vid ett tryck motsvarande en 25 cm hög vatten- pelare och vid ett övertryck av l,76 kp/cmz. När 25 mm svett fick evaporera genom denna film, såsom exempel I, misslyckades filmen senare med vattentäthetsprovet vid en vattenpelare med 25 cm höjd och därför provades inte provet vid ett övertryck av 1,76 kp/cmz.

Genom en procedur, liknande den i exempel III, göts ett skikt av polymer, typ HYPOL 3000, på den ena sidan av ett icke smutsat CELGARD-ark för bildande av ett fast hopbundet samman- satt ark. Det sammansatta arket provades med avseende på MVTR och befanns ha ett värde av 7700 g/m2 och dag. Det sammansatta arkets tjocklek uppgick till 0,013 cm. Ingen permeabilitet med avseende på luft detekterades på Gurleyometern.

Vid en procedur liknande den i exempel I fick 25 ml svett evaporera genom provet. Provet provades sedan med avseen- de på vattentäthet och befanns vara vattentätt vid de bada standardprovförhållandena avseende en vattenpelare med en höjd av 25 cm och ett vattenövertryck av 1,76 kp/cm2.

MW l0 30 35 7902163-0 l5 .Efiflïi-.Ll Ett ark av perfluorsulfonjonväxlarmembran, typ NAFION izo, visade sig ha ett MvTR av 12000 g/mz och dag. Ingen mat- bar luftpermeabilitet och en tjocklek av 0,0l3 cm. När arket kombinerades med ett polytetrafluoretenark, liknande det, som användes vid exempel I, genom inbördes vidhäftning med punkter av silikonvidhäftningsmedel hade det sammansatta tvåskiktiga provet ett MVTR av 4600 g/m2 och dag. Vid en procedur liknande den i exempel I fick 25 ml svett evaporera genom provet, var- vid membranet, typ NAFION l20, var i kontakt med svetten. Efter det att svetten hade evaporerats syntes GORE-TEX-polytetra- fluoretenarket inte vara nedsmutsat. GORE-TEX-arket delamine~ rades sedan frän NAFION-arket och provades med avseende på vattentäthet. Det visade sig vara vattentätt både vid en vat- tenpelare med en höjd av 25 cm och vid ett vattenövertryck av 1,76 ka/cmz.

QEDEELJÅ Ett laminat âstadkoms, bestående av följande fyra skikt: âßlâst Dets-*Liel likt (om) l Vattenfrânstötande nylontaft 58,40 2 GORE-TEX mikroporigt polytetrafluor- etenmembran l3,64 Hydrofil polyuretan, typ HYPOL 2000 9,30 Nylontrikâstickning 46,51 Laminatet tillverkades i tvâ steg.

Först fästes nylontaften vid GDRE-TEX-membranet genom att ett prickmönster av vidhäftningsmedel gravyrtrycktes på GORE-TEX-polytetrafluoretenmembranet och genom att nylontaf- ten pressades mot detta via en nypvals och sedan fördes över en uppvärmd vals för ytterligare smältning och bindning av vidhäftningsmedel. Detta resulterade i ett väl bundet laminat av de första tvâ skikten. Detta laminats GORE-TEX-membran gravyrtrycktes med prepolymer, typ HYPOL 2000, och fördes via en nypvals för att smeta ner prepolymeren, typ HYPOL 2000, och pressa den in i GORE-TEX-membranet. Nylontrikâstickningen för- 10 l5 20 25 30 35 7902163-0 die des genom ett vattenbad och bringades sedan i kontakt med skiktet av prepolymer, typ HYPOL 2000. Ändamålet med det i trikâstickningen befintliga vattnet var att initiera härd- ning av prepolymeren, typ HYPOL 2000. Det färdiga fyrskikts- laminatet matades till en torkram och genom en ugn vid en temperatur av l70°C för accelerering av härdningen. Det re- sulterande laminatet var väl vidhäftat, varvid skiktet av HYPOL 2000 Verkade såsom ett vidhäftningsmedel för att binda stickningen till GORE-TEX-membranet.

Mikroskopisk granskning av HYPOL-skiktet avslöjade att avsevärd skumbildning hade inträffat. Emellertid visade laminatets egenskaper att ett kontinuerligt skikt av hydrofil polymer, typ HYPOL, förekom. 0 Laminatets egenskaper var följande: MVTR 2500 Luftpermeabilitet+ 0 Vattentäthet: 25 cm vattentryck - klarades - ingen läckning efter 20 minuter. vattentryck av 1,76 kp/cmz - klarades - ingen läckning efter 30 sekunder. vattentryck av 3,52 kp/cmz - klarades - ingen läckning efter 30 sekunder.

+ Luftpermeabiliteten uppmättes med en Gurleyometer.

En jacka tillverkades av laminatet och gavs till en person, som hade deltagit i provning av klädespersedlar under fältförhållanden och som tidigare hade funnit att vattentät- heten hos ett klädesplagg, innehållande ett skikt av mikropo- rig polytetrafluoreten, försvann beroende på nedsmutsning ge- nom svettning.

Efter det att jackan hade burits under förhållanden, vid vilka personen hade väntat sig nedsmutsning av densamma - camping, skidåkning och bergsklättring - rapporterade perso- nen att klädesplagget fortfarande var vattentätt. Vidare hade personen funnit att klädesplagget fortsatte att andas och att det tjänade såsom en utmärkt vindtygsjacka.

Claims (32)

11 7902163-0" Patentkrgv

1. Flexibel skiktad produkt, lämpad för användning i vatten- täta klädespersedlar eller i tält, varvid produkten tillåter överföring av vattenånga för att hindra att fukt ansamlas, var- vid produkten bibehåller sitt motstând mot genomsläppning av vätska även när produktens insida exponeras för ett ytspännings- sänkande medium, t ex svett och kroppsoljor, k ä n n e t e c k- n a d därav, att den innefattar, a) ett flexibelt, första skikt av hydrofobt material med en ånggenomsläppningsgrad, som överstiger 1000 g/m2 och dag, varvid den främre vattenkontaktvínkeln överstiger 900, samt b) ett kontinuerligt skikt av hydrofilt material, som är fäst vid det första skiktets insida, varvid det hydrofila materialet, som exempelvis kan utgöras av en organisk polymer med hydrofil huvuddel eller av ett fluorkol med hydrofila sídogrupper, som iöverstiger 1000 g/mz och dag, och bildar en barriär för passage av ett ytspänningssänkande medel, vilket, om det förekom i det första skiktet, skulle tendera att minska det första skiktets vattentäthet.

2. Produkt enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att det första skiktet utgöres av en hydrofob mikroporpolymer och att det kontinuerliga, hydrofila skiktet är ogenomträngligt för luft. 0

3. Produkt enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att det första skiktet utgöres av en porös polytetrafluoreten, som upphettats över sin kristalliniska smältpunkt och som inte tillåter passage av vätska vid ett tryck, som motsvarar en vattenpelare med en höjd av approximativt 25 cm under 20 minuter, samt att det kontinuerliga, hydrofila skiktet är oporöst och fäst vid det första skiktet enligt principen skikt mot skikt, varvid det hydrofila skiktet bildar en barriär mot ytspännings- sänkande medel i svett, som, om de förekom i det expanderade polytetrafluoretenskiktet, skulle minska det sistnämnda skiktets vattentäthet.

4. Produkt enligt kravet 1, Z eller 3, k ä n n e t e c k- n a d därav,att det hydrofíla skiktet inte tillåter detekter- bar passage av vätska vid ett tryck, som motsvarar en vatten- pelare med en höjd av åtminstone approximativt ZS cm under 20 minuter. 7902163-o r ,,

5. Produkt enligt kravet I, 3 eller 3, k ä n n e t c c k- n u d därav, att det hydrofila skiktet inte tillåter detekter- bar passage av vätska vid tryck mellan ett tryck, som motsvarar en vattenpelare med en approximatív höjd av 25 cm under 20 minuter, och ett övertryck av approximativt 1,76 kp/cmz under 30 sekunder. ' ' *M

6. Produkt enligt kravet 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k- n a d därav, att det hydrofila skiktet inte tillåter detekter- bar passage av vätska vid ett tryck av approximativt 1,76 kp/cm under 30 sekunder. :if:'g fl* P

7. Produkt enligt krave_¿:š 2 eller 3, k ä n.n e t e C k- n a d därav, att det hydrofofia skiktet befinner sig i kontakt med det hydrofila skiktet enligt principen skikt mot skikt.

8. Produkt enligt kravet 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k- n a d därav, att ett nötningsresistent textilskikt är fäst vid det hydrofoba skíktets utsida och inriktat i relation därmed enligt principen skikt mot skikt. r

9. Produkt enligt kravet 8, k ä n n e t e c k n a d därav, att det hydrofoba skiktet gör kontakt med både det hydrofila skiktet och det nötningsresistenta textilskiktet enligt principen skikt mot skikt.

10. Prodükt enligt kravet 8, k ä n n e t e c k n a d därav, att ett textilskikt är fäst vid det hydrofila skiktets insida och inriktat i relation därmed enligt principen skikt mot skikt.

11. Produkt enligt kravet 9, k ä n n e t e c k n a d därav, att ett textilskíkt befinner sig i kontakt med det hydrofíla skiktet enligt principen skikt mot skikt.

12. Produkt enligt kravet 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k- n a d därav, att det hydrofila skiktet utgöres av en polyeter- polyuretan. _

13. Produkt enligt kravet 1, 2 eller 3, k ä n n e tie c k- n a d därav, att det hydrofila skiktet utgöres av ett perfluor- sulfonsyramembran. _ e

14. Produkt enligt kravet 1, Z eller 3, k ä n n e t e c k- n a d därav, att det hydrofila skiktet har en ånggenomsläpp- ningsgrad, som ligger över 2000 g/mz och dag.

15. Produkt enligt kravet 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k- n a d därav, att det hydrofila skiktet har en ánggenomsläpp- ningsgrad, som ligger över 2000 g/mz och dag och att det inte har någon detekterbar genomsläppningsgrad för vätska vid 2 19 7902163-0 hydrostatíska tryck, som motsvarar en vattenpelare med en höjd av åtminstone approximativt ZS cm under Z0 minuter.

16. Produkt enligt kravet I, 2 eller 3, k ä n n e t e c k- n a d därav, att det hydrofíla skiktet har en ånggenomsläpp- ningsgrad, som ligger över 2000 g/mz och dag och att det inte har någon detekterbar genomsläppningsgrad för vätska vid hydrostatiska tryck, som ligger mellan ett tryck motsvarande höjden av en approximativt 25 cm hög vattenpelare under 20 minuter och ett övertryck av approximativt 1,76 kp/cmz under 30 sekunder.

17. Produkt enligt kravet 1, 2 eller 5, k ä n n e t e c k- n a d därav, att det hydrofila skiktet har en ànggenomsläpp- ningsgrad som ligger över 2000 g/m2 och dag och att det inte har någon detekterbar genomsläppningsgrad för vätska vid hydro- statiska tryck, som ligger över approximativt 1,76 kp/cmz under 30 sekunder.

18. Produkt enligt kravet 14, k ä n n e t e c k n a d därav, att det hydrofoba skiktet befinner sig i kontakt med det hydro- fila skiktet enligt principen skikt mot skikt.

19. Produkt enligt kravet 14, k ä n n e t e c k n a d där- av, att ett nötningsresistent textílskikt är fäst vid det hydro- foba skiktets utsida och inriktat i relation därmed enligt principen skikt mot skikt.

20. Produkt enligt kravet 19, k ä n n e t e c k n a d där- av, att det hydrofoba skiktet befinner sig i kontakt med både det hydrofila skiktet och det nötningsresístenta textilskíktet enligt principen skikt mot skikt.

21. Produkt enligt kravet 14, k ä n n e t e c k n a d där- av att ett textilskikt är fäst vid insidan av det hydrofila skiktet och inriktat i relation därmed enligt principen skikt mot skikt.

22. Produkt enligt kravet 20 eller 21, k ä n n e t e c k- n a d därav, att ett textilskikt befinner sig i kontakt med det hydrofíla skiktet enligt principen skikt mot skikt.

23. Produkt enligt kravet 14, k ä n n e t e c k n a d där- av att det hydrofila skiktet utgöres av en polyeter-polyuretan.

24. Produkt enligt kravet 14, k ä n n e t e c k n a d där- av att det hydrofila skiktet utgöres av ett perfluorsulfon- syramembran. s

25. Produkt enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d där- 7902163-0 20 av att den hydrofoba polymeren inte tillåter någon detekterbar passage av vätska vid ett tryck, som motsvarar en vattenpelare med en höjd av approximativt 25 cm under 20 minuter.

26. Produkt enligt kravet 2 eller 3, k ä n n e t e c k_n a d därav, att den hydrofoba polymeren inte tillåter någon detekter- bar passage av vätska vid ett tryck mellan ett tryck, som mot- svarar en vattenpelare med en höjd av approximativt 25 cm under 20 minuter och ett övertryck av approximativt 1,76 kp/cmz under 20 minuter. .

27. Produkt enligt kravet 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d därav, att den hydrofoba polymeren inte tillåter någon detekter- bar passage av vätska vid ett tryck av approximativt 1,76 kp/cmz under 20 minuter. _

28. Produkt enligt kravet 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d därav, att den hydrofoba polymeren inte tillåter någon detekter- bar passage av vätska vid ett tryck mellan approximativt 1,76 kp/cmz och approximativt 3,52 kp/cmz under 20 minuter.

29. Produkt enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d där- av att den hydrofoba polymeren inte tillåter någon detekterbar passage av vätska vid ett tryck av approximativt 3,52 kp/cmz under 20 minuter.

30. Produkt enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d där- av, att den hydrofoba polymeren utgöres av expanderad mikro- porös polytetrafluoreten, som har upphettats över sin kristalliniska smältpunkt.

31. Produkt enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d där- av, att den hydrofoba polymeren utgöres av mikroporös poly- tetrafluoreten.

32. Produkt enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d där- av, att den hydrofoba polymeren utgöres av mikroporös poly- propylen.