TWI461598B - 經抗颶風複合物保護之建築物、保護建築物開口以抵抗颶風級風及相關飛行物體之方法及輕型暴風簾 - Google Patents

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Description

經抗颶風複合物保護之建築物、保護建築物開口以抵抗颶風級風及相關飛行物體之方法及輕型暴風簾
本發明係關於一種障壁材料，其具有抵抗藉由大風引起之破壞及來自由颶風或類似事件產生之相關飛行物體之衝擊的保護性質。
已提出各種裝置及材料(其中一些為當前所利用的)用於保護建築物開口(諸如窗戶、門及滑動玻璃門)，以抵抗大風及與颶風或類似事件相關之飛行物體之作用。在最簡單形式下，已使用膠合板薄片，其作為窗戶及門之覆蓋物而釘定或旋擰於建築物上。使用者需要將膠合板薄片切割至適當開口尺寸且將其安裝。由於其龐大性及重量，膠合板結構通常僅在颶風或類似事件逼近時安裝。在颶風等期間，膠合板完全擋住任何光進入建築物中。因為在颶風期間電力頻繁中斷，所以經覆蓋之窗戶及門增強洞穴狀效應，其對建築物居住者而言為不舒適的。膠合板薄片需要在損壞威脅已過去之後用手移除。固定系統(釘子等)可引起對建築結構之損壞。
已利用一段時間之另一開口保護系統為複數個波紋鋼板、鋁板或其他金屬板。該等板通常具有提供在沿其周邊之若干位置處的孔洞，且適於定位至已圍繞欲保護之開口而固定於建築物上之螺釘上。翼形螺帽通常用以將金屬板固定於螺釘上，且該等板係藉由螺釘－翼形螺帽總成及至少部分地環繞窗戶或門之軌道之組合來固持到位。如同膠 合板一般，該等板通常為極重的。其亦需要在颶風事件之前安裝且之後移除。亦如同膠合板系統一般，該等金屬板或"擋板"在當其安裝到位時幾乎封閉所有外部。另外，其必須儲存於允許該等板在需要時易獲得之處。因此，儘管提供抵抗颶風之作用的有效保護，但該等金屬擋板具有不便利性。
已用以將光提供至建築物中同時提供抵抗颶風之保護之一系統為重塑膠波紋薄片，諸如由聚碳酸酯形成之彼等者。該等薄片通常以類似於金屬板之方式來安裝。其較重且對安裝而言為繁複的，且亦需要顯著之儲存空間。在美國專利6,615,555中亦已建議金屬及塑膠板之組合。
另一類型之保護裝置為由互連金屬板條形成之可撓性金屬擋板。該等擋板可為手動或電動操作的，且永久附著於建築物上。其適於捲起或以類似手風琴方式橫向打開。儘管該等結構提供可接受之保護，但當其處於其保護位置上時，其同樣允許極少之光穿透。該等系統亦趨向於為最昂貴的。
又另一保護系統為由塑膠塗佈聚酯材料製得之經塗佈織品。經塗佈織品通常大體上為厚的，以提供抵抗風及飛行物體損壞之必要保護。織品具備沿其周邊之索環。織品通常使用附著於建築物上之螺釘及翼形螺帽扣件而固定於建築物上。該等織品重且難以安裝，且對儲存而言相對龐大。其亦在其被安裝時不讓足夠光穿透。
其他織品保護系統揭示於(例如)美國專利6,176,050、 6,263,949、6,851,464及6,886,300中，以及以下美國專利申請公開案中：2003/0079430、2004/0154242及2004/0221534，其揭示內容以引用之方式明確併入本文中達到不與本文不一致之程度。
然而，仍存在對提供優於迄今所提出之系統之系統的需要。希望提供一種用於保護建築物之障壁裝置，其為輕型的，允許光進入且亦提供抵抗大風及相關飛行物體之必要保護。
根據本發明，提供一種建築物，其具有至少一開口，該開口係經覆蓋該開口之可撓性複合織品保護，以抵抗颶風級風及相關飛行物體，該可撓性複合織品包含：(a)至少一織品層，該織品包含高韌度聚烯烴纖維；及(b)至少一塑膠膜層，其附著於該高韌度聚烯烴纖維織品之表面上；該織品層及該膜層中之各者具有足夠半透明性，以便允許光進入該建築物之該開口；該織品層提供抵抗大風及來自拋射體之衝擊的保護，且該膜層提供對水之抗滲障壁，藉此該開口受保護以抵抗颶風級風及相關飛行物體。
亦根據本發明，提供一種建築物，其具有開口及覆蓋該開口之保護屏蔽，其改良處在於該屏蔽包含可撓性複合織品，該可撓性複合織品包含：(a)至少一織品層，該織品包含高韌度聚烯烴纖維；及(b)至少一塑膠膜層，其附著於該高韌度聚烯烴纖維織 品之表面上；該織品層及該膜層中之各者具有足夠半透明性，以便允許光進入該建築物之該開口；該織品層提供抵抗大風及來自拋射體之衝擊的保護，且該膜層提供對水之抗滲障壁，藉此該開口受保護以抵抗颶風級風及相關飛行物體。
另外根據本發明，提供一種保護建築物開口以抵抗颶風級風及相關飛行物體之方法，該方法包含提供用於該建築物開口之屏蔽，該屏蔽包含覆蓋該開口之可撓性複合織品，該可撓性複合織品包含：(a)至少一織品層，該織品包含高韌度聚烯烴纖維；及(b)至少一塑膠膜層，其附著於該高韌度聚烯烴纖維織品之表面上；該織品層及該膜層中之各者具有足夠半透明性，以便允許光進入該建築物之該開口；該織品層提供抵抗大風及來自拋射體之衝擊的保護，且該膜層提供對水之抗滲障壁。
又另外根據本發明，提供一種輕型暴風簾，其用於覆蓋建築結構中之至少一開口，諸如窗戶、門、滑動玻璃門及其類似物，且用於保護該開口以抵抗颶風級風及相關飛行物體，該暴風簾包含：(a)可撓性複合織品，其包含：(i)至少一織品基層，其具有第一表面及第二表面，該織品由包含伸展鏈聚乙烯纖維之紗線形成，該等紗線具有在約50至約5000之範圍內之丹尼爾(denier)；(ii)至少一大體上透明塑膠膜防水層，，該塑膠膜 具有第一表面及第二表面；(iii)至少一黏接層，其將該基層之該等表面中之一者黏結於該塑膠膜之該等表面中之一者上；(iv)該複合織品之總重量在約2 oz/yd2 至約30 oz/yd2 (67.8 g/m2 至1017 g/m2 )之範圍內，且該複合織品之總厚度在約6密耳至約60密耳(150 μm至1500 μm)之範圍內；及(b)固持體，其以可覆蓋該開口之方式將該複合織品可釋放地連接於該建築結構上；該複合織品層具有足夠半透明性，以便允許至少約60%之光進入該建築結構之該開口，提供抵抗大風及來自拋射體之衝擊的保護，且提供對水之障壁。
另外根據本發明，提供一種輕型暴風簾，其用於覆蓋建築結構中之至少一開口，諸如窗戶、門、滑動玻璃門及其類似物，且用於保護該開口以抵抗颶風級風及相關飛行物體，該暴風簾包含：(a)可撓性複合織品，其包含：(i)編織品基層，其具有第一表面及第二表面，該編織品由包含伸展鏈聚乙烯纖維之紗線形成，該等紗線具有在約650至約3000之範圍內之丹尼爾；(ii)大體上透明聚乙烯膜防水層，該聚乙烯膜具有第一表面及第二表面；(iii)乙烯乙酸乙烯酯黏接層，其將該基層之該等表面中之一者黏結於該聚乙烯膜之該等表面中之一者上；(iv)該複合織品之總重量在約2 oz/yd2 至約30 oz/yd2 (67.8 g/m2 至1017 g/m2 )之範圍內，且該複合織品之總厚度在約6密耳至約60密耳(150 μm至1500 μm)之範圍內；及(b)固持體，其以可覆蓋該開口之方式將該複合織品可釋放地連接於該建築結構上；該複合織品層具有足夠半透明性，以便允許至少約75%之光進入該建築結構之該開口，提供抵抗大風及來自拋射體之衝擊的保護，且提供對水之障壁。
本發明因此提供一種保護障壁系統，其為輕型的，且因此易於安裝且對儲存而言較不龐大。該複合結構具有足夠強度以提供抵抗颶風級風之必要保護，而且允許顯著量之光穿透。因而，在颶風已過去之後，自窗戶、門及滑動玻璃門及其類似物立即將其移除較不緊急。該結構為可撓性的，且可呈滾筒形式或薄片形式。該結構亦對可藉由大風對其衝擊之水有抗性。該結構亦可包括將該織品層黏結於該膜層上之黏結層。
本發明之抗颶風複合結構包括至少一高強度聚烯烴織品層及至少一附著於其上之塑膠膜。若希望增強高強度聚烯烴織品與塑膠膜之間的黏接力，則可使用黏接層或黏結層。
高強度聚烯烴織品層係由高韌度聚烯烴纖維、較佳高韌度聚乙烯纖維及/或高韌度聚丙烯纖維形成。為本發明之目的，纖維為狹長體，其長度尺寸遠比寬度及厚度之橫向尺寸大。因此，術語纖維包括具有規則或不規則橫截面之 短切、切割或不連續纖維及其類似物之單絲、複絲、帶、條、切段及其他形式。術語"纖維"包括複數個上述任何者或其組合。紗線為包含許多纖維或長絲之連續股束。
如本文中所使用，術語"高韌度纖維"意謂具有等於或大於約7 g/d之韌度之纖維。較佳地，該等纖維具有如藉由ASTM D2256所量測之至少約150 g/d之初始拉伸模數及至少約8 J/g之斷裂能。如本文中所使用，術語"初始拉伸模數"、"拉伸模數"及"模數"意謂如藉由ASTM 2256對紗線所量測及藉由ASTM D638對彈性體或基質材料所量測之彈性模數。
較佳地，高韌度纖維具有等於或大於約10 g/d、更佳等於或大於約15 g/d、甚至更佳等於或大於約20 g/d，且最佳等於或大於約25 g/d之韌度。
適用於本發明之纖維之橫截面可廣泛地變化。其在橫截面上可為圓形、扁平或長橢圓形。其亦可具有不規則或規則多葉片橫截面(multi－lobal cross－section)，該橫截面具有一或多個自長絲之線性軸或縱向軸突出之規則或不規則凸起部。尤其較佳為纖維具有大體上圓形、扁平或長橢圓形橫截面，最佳為纖維具有大體上圓形橫截面。
紗線可具有任何適合之丹尼爾，諸如約50丹尼爾至約5000丹尼爾，更佳約200丹尼爾至約5000丹尼爾，又更佳約650丹尼爾至約3000丹尼爾，且最佳約800丹尼爾至約1500丹尼爾。
本發明之織品可呈由高韌度聚烯烴纖維、最佳高韌度伸 展鏈聚乙烯纖維形成之編織、針織或非編織品形式。較佳地，織品中至少約50重量%之纖維為該等高韌度纖維，更佳地，織品中至少約75重量%之纖維為該等高韌度纖維，且最佳地，織品中所有纖維為該等高韌度纖維。最佳為所有纖維為高韌度聚烯烴纖維之織品。織品構造中之剩餘纖維可為任何適合之其他高韌度合成纖維(例如，芳族聚醯胺、聚乙烯醇、聚吲哚、聚丙烯腈、液晶共聚酯、剛棒狀纖維及其類似物，以及上述一或多者之摻合物)或其他熱塑性纖維，諸如聚酯或耐綸纖維。或者，非熱塑性纖維可連同高韌度聚烯烴纖維一起用於織品中。該等其他纖維之實例包括金屬纖維、陶瓷纖維、玻璃纖維、石墨纖維及其類似物。
紗線可基本上呈平行對準(單向對準)，或紗線可經扭轉、纏繞(over－wrapped)或扭結。本發明之織品可在經及緯方向上或其他方向上用具有不同纖維之紗線來編織。
適用於用於本發明之織品之高強度纖維為高韌度聚烯烴纖維，包括高韌度聚乙烯纖維及/或高韌度聚丙烯纖維。高韌度聚乙烯纖維為伸展鏈聚乙烯纖維，其亦稱為高度定向高分子量聚乙烯纖維。
美國專利第4,457,985號大體上討論該等高分子量聚乙烯纖維及聚丙烯纖維，且該專利之揭示內容以引用之方式併入本文中達到其不與本文不一致之程度。在聚乙烯纖維之狀況下，適合纖維為具有至少約150,000、較佳至少約1百萬且更佳在約2百萬與約5百萬之間的重量平均分子量之纖 維。該等高分子量聚乙烯纖維可在溶液中紡絲(參見美國專利第4,137,394號及美國專利第4,356,138號)，或自溶液進行長絲紡絲以形成凝膠結構(參見美國專利第4,413,110號、德國專利第3,004,699號及英國專利第2051667號)，或該等聚乙烯纖維可藉由滾動及拉伸方法來產生(參見美國專利第5,702,657號)。如本文中所使用，術語聚乙烯意謂直鏈為主之聚乙烯材料，其可含有微量之鏈分支或每100個主鏈碳原子不超過約5個修飾單元之共聚單體，且其亦可含有與其混雜之不超過約50重量%之一或多種聚合添加劑，諸如烯－1－聚合物(尤其為低密度聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯)、含有單烯烴作為主要單體之共聚物、氧化聚烯烴、接枝聚烯烴共聚物及聚甲醛，或低分子量添加劑，諸如抗氧化劑、潤滑劑、紫外屏蔽劑、著色劑及通常所併入之類似物。
高韌度聚乙烯纖維為市售的且由Morristown,New Jersey,U.S.A之Honeywell International Inc.以商標SPECTRA出售。亦可使用來自其他來源之聚乙烯纖維。
視形成技術、拉伸比及溫度以及其他條件而定，可將各種性質賦予該等纖維。聚乙烯纖維之韌度為至少約7 g/d，較佳至少約15 g/d，更佳至少約20 g/d，又更佳至少約25 g/d且最佳至少約30 g/d。類似地，如藉由Instron拉伸測試機所量測，纖維之初始拉伸模數較佳為至少約300 g/d，更佳至少約500 g/d，又更佳至少約1,000 g/d且最佳至少約1,200 g/d。初始拉伸模數及韌度之該等最高值通常可僅藉 由使用溶液生長或凝膠紡絲方法而獲得。許多長絲具有比形成該等長絲之聚合物之熔點高的熔點。因此，舉例而言，具有約150,000、約1百萬及約2百萬分子量之高分子量聚乙烯通常具有138℃之本體熔點。由該等材料製得之高度定向聚乙烯長絲具有高出約7℃至約13℃之熔點。因此，熔點之輕微升高反映與本體聚合物相比，長絲之結晶完整性及更高之結晶順向。
類似地，可使用具有至少約200,000、較佳至少約1百萬且更佳至少約2百萬之重量平均分子量的高度定向高分子量聚丙烯纖維。該伸展鏈聚丙烯可藉由上文提及之各種參考文獻中指定之技術，且尤其藉由美國專利第4,413,110號之技術形成為適度充分定向之長絲。因為聚丙烯為遠比聚乙烯少結晶之物質且含有側位甲基，所以用聚丙烯可達到之韌度值通常大體上比聚乙烯之對應值低。因此，適合韌度較佳為至少約8 g/d，更佳至少約11 g/d。聚丙烯之初始拉伸模數較佳為至少約160 g/d，更佳至少約200 g/d。聚丙烯之熔點通常藉由定向方法升高若干度，以致聚丙烯長絲較佳具有至少168℃、更佳至少170℃之主熔點。上述參數之尤佳範圍可有利地提供最終物品之改良效能。使用具有至少約200,000之重量平均分子量及與上述參數(模數及韌度)之較佳範圍聯合之纖維，可有利地提供最終物品之改良效能。
如上所述，高強度纖維可呈編織、針織或非編織品形式。一較佳材料為由SPECTRA伸展鏈聚乙烯纖維形成之 編織品。
在一實施例中，織品較佳在經向及緯向上具有每英吋在約15個與約55個之間的末端(每公分約5.9個至約21.6個末端)，且更佳每英吋在約17個與約45個之間的末端(每公分約6.7個至約17.7個末端)。紗線較佳具有約375至約1300之丹尼爾。所得者為重量為每平方碼較佳在約5與約12盎司之間的編織品(約169.5 g/m2 至約406.8 g/m2 )，且更佳每平方碼在約5盎司與約11盎司之間的編織品(約169.5 g/m2 至約373.0 g/m2 )。該等織品之實例為名稱為SPECTRA織品902、904、952、955及960款之織品。其他實例包括由籃式編織形成之織品，諸如SPECTRA織品912款。如熟習此項技術者所瞭解，在此所述之織品構造僅為示範性的且不欲將本發明限制於其中。該等未經塗佈織品中之各者可購自Anderson,South Carolina之Hexcel，且係由SPECTRA纖維製得：
如表中所示，在經向及緯向上具有每英吋17個末端之1200丹尼爾SPECTRA900纖維的平式編織品每平方碼僅重約5.5盎司(約186.5 g/m2 )，但在兩個方向上具有每英吋大於800磅力(1401 N/cm)之斷裂強度。可使用不同於平式 編織之其他編織，諸如，如所指示之籃式編織。
若使用編織品，則其可具有任何編織圖案，包括平式編織、籃式編織、斜紋、緞面、三維編織品，及其若干變體中之任何者。平式及籃式編織品為較佳的，且更佳為具有相等經向及緯向計數之該等織品。編織品較佳不包括樹脂基質，但如下文針對非編織品所討論，若需要，則可使用樹脂基質。該樹脂基質應為足夠半透明的以便不致有損複合材料之光透射性質。若樹脂基質與編織品一起使用，則織品可經適合樹脂基質表面塗佈或完全浸漬。舉例而言，編織品可經樹脂基質噴霧塗佈或浸入含有樹脂基質之容器中，之後去除水或溶劑。
用於複合結構中之織品為相對薄但極強的。織品之較佳厚度為約0.005英吋至約0.036英吋(127 μm至911 μm)，更佳約0.011英吋至約0.028英吋(279 μm至711 μm)，且最佳約0.015英吋至約0.023英吋(381 μm至584 μm)。纖維之薄性及半透明性允許實質量之光穿透。織品亦具有低拉伸特徵(通常5%或5%以下之伸長率)，且因此有效作為窗戶或門之外部屏蔽。聚烯烴織品不受水不利地影響，以使其不由風帶動之水降解。
除較佳編織品外，可用於本發明之其他類型之高韌度聚烯烴織品包括針織品及非編織品，諸如單向定向纖維之層片，或以隨機定向縮絨(felted)之纖維。該等縮絨織品可壓縮至所要厚度。通常，如此項技術中所知，將非編織品嵌入適合樹脂基質中。由單向定向纖維形成之織品通常具有 一在一個方向上延伸之纖維層，及在與該等第一纖維成90∘之方向上延伸之第二纖維層。在個別層片為單向定向纖維時，連續層片較佳以(例如)0∘/90∘或0∘/45∘/90∘/45∘/0∘之角度或以其他角度相對於彼此旋轉。
若使用樹脂基質，則如此項技術中所知，其可由廣泛多種具有所要特徵之熱塑性及彈性體(較佳)材料形成。在一實施例中，如藉由ASTM D638所量測，用於該基質中之彈性體材料擁有等於或小於約6,000 psi(41.4 MPa)之初始拉伸模數(彈性模數)。更佳地，彈性體具有等於或小於約2,400 psi(16.5 MPa)之初始拉伸模數。最佳地，彈性體材料具有等於或小於約1,200 psi(8.23 MPa)之初始拉伸模數。該等樹脂質材料通常本質上為熱塑性的。
織品基質中之樹脂基質材料與纖維之比例較佳形成該織品基質之總重量之約1重量%至約98重量%，更佳約5重量%至約95重量%，且最佳約5重量%至約40重量%。
廣泛多種熱塑性材料可用作樹脂基質。舉例而言，可使用以下材料中之任何者：聚丁二烯、聚異戊二烯、天然橡膠、乙烯－丙烯共聚物、乙烯－丙烯－二烯三聚物、多硫聚合物、聚胺基甲酸酯彈性體、氯磺化聚乙烯、聚氯丁烯、使用鄰苯二甲酸二辛酯或此項技術中熟知之其他增塑劑之增塑聚氯乙烯、丁二烯丙烯腈彈性體、聚(異丁烯－共－異戊二烯)、聚丙烯酸酯、聚酯、聚醚、氟彈性體、聚矽氧彈性體、熱塑性彈性體，及乙烯之共聚物。
用於高韌度聚烯烴纖維織品、尤其高韌度伸展鏈聚乙烯 纖維織品之材料之一較佳群為共軛二烯與乙烯基芳族共聚物之嵌段共聚物。丁二烯及異戊二烯為較佳共軛二烯彈性體。苯乙烯、乙烯基甲苯及第三丁基苯乙烯為較佳共軛芳族單體。併入有聚異戊二烯之嵌段共聚物可經氫化以產生具有飽和烴彈性體區段之熱塑性彈性體。聚合物可為R－(BA)x(x＝3－150)型之簡單三嵌段共聚物；其中A為來自聚乙烯芳族單體之嵌段且B為來自共軛二烯彈性體之嵌段。較佳地，樹脂基質為可撓性熱塑性材料。較佳樹脂基質為異戊二烯－苯乙烯－異戊二烯嵌段共聚物，諸如可購自Kraton Polymer LLC之KratonD1107異戊二烯－苯乙烯－異戊二烯嵌段共聚物。
一般而言，適用於本文中之非編織品較佳係由最初建構纖維網路且隨後用基質組合物塗佈該網路來形成。如本文中所使用，術語"塗佈"在廣義上用以描述纖維網路，其中個別纖維具有環繞該等纖維之基質組合物的連續層抑或在該等纖維之表面上之基質組合物的不連續層。在前者狀況下，可稱纖維完全嵌入基質組合物中。術語塗佈及浸漬在本文中可交替使用。非編織品可經由各種方法建構。在單向對準織品之較佳狀況下，具有高韌度長絲之紗線束自粗紗架供應且經引導穿過導紗器及一或多個分紗器條，進入準直梳中，之後用基質材料塗佈。準直梳共面地且以大體上單向方式對準該等長絲。
高韌度織品可藉由將基質組合物塗覆於纖維上且隨後以已知方式凝固基質組合物/高韌度纖維而用所選基質樹脂 來塗佈。"凝固"意謂基質材料及纖維網路層組合成單一整體層。凝固可經由乾燥、冷卻、加熱、壓力或其組合來發生。在單向非編織品之狀況下，例如，一已知技術為自粗紗架傳遞纖維且穿過梳理站以形成單向纖維網路。隨後，將纖維網路置放於載網上且(諸如)使用滾塗機或其類似物藉由噴霧或浸漬將基質樹脂塗佈於其上。隨後，使經塗佈纖維(單向帶(unitape))通過烘箱以自組合物蒸發水或脫去溶劑且將其捲繞於滾筒上。載網可在滾動後自織品剝離或可在織品使用時剝離。
如上所述，織品亦可呈針織品形式。針織結構為包含交織環之構造，其4種主要類型為翠可特(tricot)構造、拉舍爾(raschel)構造、網狀構造及定向構造。由於環結構之性質，前3類之針織物並非同樣適合，因為其未充分利用纖維之強度。然而，定向針織結構使用藉由細丹尼爾針織線圈固持到位之直嵌花紗線。該等紗線為絕對直的，而由於對紗線之交錯效應在編織品中未發現捲曲效應。該等襯墊紗線可視工程化要求而在單軸、雙軸或多軸方向上定向。較佳為用於夾入負荷承載紗線中之特定針織設備係使得紗線不被刺穿。如同編織品一般，針織品可包括樹脂基質。
如上所述，織品經選擇以使其具有所要半透明性。較佳地，織品透射至少約60%、更佳至少約65%，且最佳至少約75%之光。換言之，較佳地，織品透射約60%至約90%之光，更佳約65%至約85%之光，且最佳約75%至約85%之光。光透射率可(例如)基於ASTM D 1746之程序來測定。
附著於高強度聚烯烴織品之至少一個表面上者為至少一薄塑膠膜。較佳地，織品之兩個表面上存在附著之塑膠膜。該等膜通常具有約0.1密耳至約10密耳(2.5 μm至25 μm)、更佳約0.2密耳至約2密耳(5 μm至50 μm)，且最佳約0.5密耳至約1.5密耳(12.5 μm至37.5 μm)之厚度。塑膠膜可由以下各物形成：聚烯烴，諸如聚乙烯(包括低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯及超高分子量聚乙烯)，聚丙烯及其類似物；氟聚合物，諸如聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯均聚物及共聚物及其類似物；以及聚酯、耐綸、聚碳酸酯及其類似物。最佳地，膜為低密度聚乙烯膜。聚合膜應對水有抗性以向織品提供增強之抗水性。較佳地，塑膠膜為大體上透明的以使通過之光之量最大化。然而，若較小光透射率為所要的，則可使用有色膜。
複合織品可由較佳呈交替方式之織品層及膜層之多個層形成。塑膠膜層可以任何適合方式，諸如藉由加熱及/或壓力、塗佈(包括擠壓塗佈)、使用黏接劑或其類似方式來黏接於織品層之一或兩個表面上。適合技術描述於(例如)美國專利6,280,546中，其揭示內容以引用之方式明確併入本文中達到其不與本文不一致之程度。
較佳地，在高韌度聚烯烴織品層與塑膠膜層之間使用黏接層或黏結層。較佳地，黏結層為熱塑性材料，但亦可使用熱固性材料(諸如可撓性環氧樹脂或高伸長率聚胺基甲酸酯)，以及壓敏性黏接劑。黏結層可呈樹脂形式或鑄造膜形式。用於黏結層之較佳熱塑性黏結材料為具有小於約 140℃之熔點或熔點範圍之烯烴聚合物或共聚物的膜，尤其為乙烯聚合物及共聚物(例如乙烯/丙烯共聚物)。熔點係(例如)藉由差示掃描熱量測定(DSC)在每分鐘10℃之加熱速率下測定。最佳黏結材料為低密度聚乙烯(LDPE)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)及LDPE/EVA共聚物。儘管膜為尤其較佳的，但黏結層可以任何適合形式來應用。膜可用以塗佈且黏結於上文所述之高效能織品基底上，同時產生中間黏結層。EVA尤其充分地黏結於由含有高強度、高分子量聚乙烯纖維之紗線編織的織品上。EVA層擔當高度令人滿意之中間黏結層，其具有對聚乙烯織品基層及膜層兩者之黏結親和力。
本發明之複合結構亦具有所要量之半透明性。經由複合結構透射之光之量較佳為與相對於織品所提及者相同之量。亦即，較佳地，複合織品透射至少約60%、更佳至少約65%，且最佳至少約75%之光。換言之，複合織品透射約60%至約90%之光，更佳約65%至約85%之光，且最佳約75%至約85%之光。同樣，光透射率可(例如)基於ASTM D 1746之程序來測定。
本發明之複合織品為可撓性的且可在不處於其覆蓋建築物中之開口之保護位置上時捲起。織品可用於手動或電擋板系統中且用以擔當暴風簾。而且，織品可在覆蓋開口之位置上藉由固持體可釋放地連接於建築結構上。如本文中所使用之詞"固持體"係指框架、限制器、總成、導紗器、滾筒或一或多種扣件，諸如收納螺釘及翼形螺帽型緊固件 或任何其他適合緊固裝置之索環。在一實施例中，織品可安裝在適合滾筒上且向下滾動至其圍繞建築物中之門或窗戶之保護位置上。應進行適合防護措施以將暴風簾之底部及(可能)邊緣部分固定到位。典型方式包括在簾之底部及/或邊緣上使用金屬支撐通道或索環，適合束縛裝置可經由其而置放。在另一實施例中，複合織品可以薄片形式使用(其可摺疊以便儲存)且包括沿其周邊之部分或全部之索環，其中該索環適於收納螺釘及翼形螺帽型扣件或任何其他適合緊固裝置。
較佳地，本發明之複合織品具有約6密耳至約60密耳(150 μm至1500 μm)、更佳約10密耳至約50密耳(250 μm至1250 μm)，且最佳約25密耳至約50密耳(625 μm至1250 μm)之組合厚度。另外，複合織品較佳具有約2 oz/yd2 至約30 oz/yd2 (67.8 g/m2 至1017 g/m2)、更佳約5 oz/yd2 至約25 oz/yd2 (169.5 g/m2 至847.5 g/m2 )，且最佳約10 oz/yd2 至約22 oz/yd2 (339 g/m2 至745.8 g/m2 )之重量。
由於其輕重量，若呈滾筒形式，則本發明之複合織品易於捲繞，且若呈薄片形式，則其易於手動操作以便安裝/移除。如此項技術中所知且符合各種建築標準，將複合織品置放於距欲保護之窗戶或門預定距離處。複合織品可經設計以限制來自衝擊物體之撓曲量，以便符合各種暴風建築法規。
因為其係由高韌度聚烯烴纖維形成，所以本發明之複合織品為輕型、強硬、抗衝擊且對水惰性的。其提供作為建 築物之暴風簾或其類似物之極好保護，以保護建築物中之各種開口，包括門及窗戶。複合織品之薄性及半透明性允許較多光穿透。聚烯烴纖維之低拉伸特徵使所得織品為建築物開口之有效外部保護屏蔽。
呈現以下非限制實例以提供對本發明之更完全理解。為說明本發明之原理而陳述之特定技術、條件、材料、比例及報導資料為示範性的且不應解釋為限制本發明之範疇。除非另外規定，否則所有百分比係以重量計。
實例
實例1 由自伸展鏈聚乙烯纖維製得之單層片織品形成可撓性複合織品。纖維為可購自Honeywell International Inc.之Spectra900、650丹尼爾紗線且具有30.5 g/d之韌度。織品係呈平式編織之編織品形式(由Hexcel Reinforcements Corp.製造之904款)，其特徵為具有6.3 oz/yd2 (0.02 g/cm2 )之重量，每英吋34×34個末端(每公分13.4×13.4個末端)，在經向及緯向上650之紗線丹尼爾，及17密耳(425 μm)之厚度。織品在兩側上層壓於具有1.5密耳(37.5 μm)之厚度之低密度聚乙烯膜上。乙烯乙酸乙烯酯之4密耳(100 μm)膜用作織品層與2個聚乙烯膜層之間的黏結層。該等層藉由如美國專利6,280,546及6,818,091中所述之熱層壓技術層壓在一起。
總複合織品重量為14.8 oz/yd2 (0.05 g/cm2 )，且總複合織品厚度為0.030英吋(0.76 mm)。如藉由ASTM 1682所量 測，複合物具有在每英吋織品寬度850磅至950磅(148.8 kN/m)之範圍內的抓式強度。
將58英吋寬乘67英吋高(147.3×170.2 cm)複合織品作為颶風簾，根據ASTM E1886/1996(相當於佛羅里達州建築法規測試應用標準TAS 201(State of Florida Building Code Testing Application Standard TAS 201))來測試。該等標準涉及以50 ft/s(15.24 m/s)垂直於織品發射"大導彈"(#2 Southern Pine螺栓，尺寸2"×4''×96"(5.1 cm×10.2 cm×243.8 cm)，重量9 lb(4.1 kg))。複合物簾係使用位於圍繞其邊緣處之金屬索環安裝於木框上。進行2次衝擊：一次在複合物簾之精確中心處，而另一次在轉角處，距同一簾之邊緣約7英吋(17.8 cm)。複合物簾通過兩次衝擊而無織品中之撕裂或開裂。同一簾(2次衝擊後)亦通過根據ASTM E1886/1996(TAS 203)之每平方英呎±60磅(2.87 kPa)(相當於每小時153哩(244.8公里)之颶風速度)之循環風負載測試。
複合物簾亦經受Taber磨耗試驗(ASTM D3389)且發現其持續超過106,000次循環。
發現穿過該複合物之透射光之百分比為約80%(測試方法係基於ASTM D1746)。
實例2 將類似於實例1之結構之60英吋寬乘60英吋高(152.4×152.4 cm)複合織品如同實例1中一般，作為颶風簾根據ASTM E1886/1996(亦為佛羅里達州建築法規測試應用 標準TAS 201)來測試。複合物擋板具有位於頂部邊緣之索環以便安裝於木框上。擋板之底部邊緣藉由手動捲起/捲下機構附接於框架上。進行2次衝擊：一次在複合物簾之精確中心處，而另一次在轉角處，距同一簾之邊緣約7英吋至8英吋(17.8 cm至20.3 cm)。複合物簾通過兩次衝擊而無織品中之撕裂或開裂。發現由衝擊引起之撓曲小於8.5英吋(21.6 cm)。同一簾(2次衝擊後)亦通過根據ASTM E1886/1996(TAS 203)之每平方英呎±80磅(3.83 kPa)(相當於每小時177哩(283.2公里)之颶風速度)之循環風負載測試。
複合物簾亦經受空氣靜壓測試(Static Air Pressure Test)(ASTM E330及TAS 202)且發現在每平方英呎120磅(5.75 kPa)之風壓下，其具有小於8.2英吋(20.8 cm)之撓曲。
實例3 由自伸展鏈聚乙烯纖維製得之單層片織品形成可撓性複合織品。纖維為可購自Honeywell International Inc.之Spectra900、1200丹尼爾紗線且具有30 g/d之韌度。織品係呈籃式編織之編織品形式(由Hexcel Reinforcements Corp.製造之912款)，其特徵為具有11.3 oz/yd2 (0.044 g/cm2 )之重量，每英吋34×34個末端(每公分13.4×13.4個末端)，在經向及緯向上1200之紗線丹尼爾，及28密耳(700 μm)之厚度。織品在兩側上層壓於具有約2密耳(10 μm)之厚度之低密度聚乙烯膜。具有乙烯乙酸乙烯酯之7－8密耳 (175－200 μm)膜係用作織品與2個聚乙烯膜層之間的黏結層。該等層藉由如美國專利6,280,546及6,818,091中所述之熱層壓技術層壓在一起。
總複合織品重量為20 oz/yd2 (0.07 g/cm2 )，且總複合織品厚度為0.045英吋(1.14 mm)。如藉由ASTM 1682所量測，複合物具有在每英吋織品寬度1700磅至1900磅(298－333 kN/m)之範圍內之抓式強度。
114英吋寬乘120英吋高(289.6×304.8 cm)複合織品作為颶風擋板，根據ASTM E1886/1996(相當於佛羅里達州建築法規測試應用標準TAS 201)來測試。該等標準涉及以50 ft/s(15.24 m/s)垂直於織品發射"大導彈"(如同實例1中一般)。複合物擋板具有位於頂部邊緣及底部邊緣之索環以便安裝於木框上。簾之側面保留開放(不附著於木框上)。進行2次衝擊：一次在複合物簾之精確中心處；而另一次在轉角處，距同一簾之邊緣約7英吋至8英吋(17.8 cm至20.3 cm)。複合物擋板通過兩次衝擊而無織品中之撕裂或開裂。發現由衝擊引起之撓曲小於10英吋(25.4 cm)。同一簾(2次衝擊後)亦通過根據ASTM E1886/1996(TAS 203)之每平方英呎±60磅(2.87 kPa)(相當於每小時153哩(244.8公里)之颶風速度)之循環風負載測試。
複合物簾亦經受空氣靜壓測試(ASTM E330及TAS 202)且發現在每平方英呎90磅(4.31 kPa)之風壓下，其具有小於14.9英吋(37.8 cm)之撓曲。
實例4(比較) 在比較中，重量36.52 oz/yd2 (0.124 g/cm2 )且具有0.042英吋(1.1 mm)之厚度之標準乙烯基塗佈聚酯織品經受與實例1中相同之衝擊測試。織品因螺栓穿透織品而未能通過測試。織品在每平方英呎±60磅(2.87 kPa)下具有超過12.5英吋(31.75 cm)之撓曲。
乙烯基塗佈聚酯織品亦經受Taber磨耗試驗(ASTM D3389)且發現僅持續20,550次循環。
基於與實例1中相同之測試，發現穿過該複合物之透射光之百分比為約64%。
如可見，上述複合織品具有比習知織品屏蔽好之抗衝擊性且重量較輕。其能夠經受住颶風級風，且與較重之乙烯基塗佈聚酯織品相比具有顯著改良之耐磨性。因此，建築物開口可用本文中所述之織品保護以抵抗颶風級風。
因此已相當全面詳細地描述本發明，應瞭解不需嚴格依照該詳述，而其自身可暗示熟習此項技術者進行其他改變及修改，其全部落在如由隨附申請專利範圍所界定之本發明之範疇內。

Claims (27)

  1. 一種建築物，其具有至少一開口，該開口係經覆蓋該開口之可撓性複合織品保護，以抵抗颶風級風及相關飛行物體，該可撓性複合織品包含：(a)至少一編織品層，該編織品不含基質樹脂且至少約75%該織品之纖維包含高韌度聚烯烴纖維，該織品具有第一及第二表面；及(b)至少一大體上透明之塑膠膜層，其附著於該高韌度聚烯烴纖維織品之表面上，該塑膠膜層具有第一及第二表面，該複合織品具有每平方碼約2盎司至約30盎司(67.8g/m2 至1017g/m2 )之重量；該織品層及該膜層中之各者具有足夠半透明性，以便允許至少約60%之光進入該建築物之該開口；該織品層提供抵抗大風及來自拋射體之衝擊的保護，且該膜層提供對水之抗滲障壁，藉此該開口受保護以抵抗颶風級風及相關飛行物體。
  2. 如請求項1之建築物，其中該可撓性複合織品進一步包含黏結層，其將該織品層黏結於該膜層上。
  3. 如請求項1之建築物，其中該織品層係直接層壓於該膜層上。
  4. 如請求項1之建築物，其中該複合織品之厚度為約6密耳至約60密耳(150μm至1500μm)，且其中該等高韌度聚烯烴纖維具有每丹尼爾至少約15公克之韌度。
  5. 如請求項1之建築物，其中該等纖維包含伸展鏈 (extended chain)聚乙烯纖維。
  6. 如請求項5之建築物，其中該織品中至少約75%之該等纖維為伸展鏈聚乙烯纖維。
  7. 如請求項6之建築物，其中該膜層包含聚烯烴膜或氟聚合物膜。
  8. 如請求項6之建築物，其中該塑膠膜包含聚乙烯膜。
  9. 如請求項7之建築物，其中該膜層具有約0.1密耳至約10密耳(2.5μm至25μm)之厚度。
  10. 如請求項1之建築物，其中該可撓性複合織品適於捲起。
  11. 如請求項1之建築物，其中該等高韌度聚烯烴纖維具有每丹尼爾至少約25公克之韌度。
  12. 一種建築物，其具有開口及覆蓋該開口之保護屏蔽，其改良處在於該屏蔽包含可撓性複合織品，該可撓性複合織品包含：(a)至少一編織品層，該編織品不含基質樹脂且至少約75%該織品之纖維包含高韌度聚烯烴纖維，該織品具有第一及第二表面；及(b)至少一大體上透明塑膠膜層，其附著於該高韌度聚烯烴纖維織品之表面上，該塑膠膜層具有第一及第二表面，該複合織品具有每平方碼約2盎司至約30盎司(67.8g/m2 至1017g/m2 )之重量；該織品層及該膜層中之各者具有足夠半透明性，以便允許至少約60%之光進入該建築物之該開口；該織品層 提供抵抗大風及來自拋射體之衝擊的保護，且該膜層提供對水之抗滲障壁，藉此該開口受保護以抵抗颶風級風及相關飛行物體。
  13. 如請求項12之建築物，其中該等高韌度聚烯烴纖維包含具有每丹尼爾至少約15公克之韌度之高韌度聚乙烯纖維，且其中該複合織品之厚度為約6密耳至約60密耳(150μm至1500μm)。
  14. 一種保護建築物開口以抵抗颶風級風及相關飛行物體之方法，該方法包含提供用於該建築物開口之屏蔽，該屏蔽包含覆蓋該開口之可撓性複合織品，該可撓性複合織品包含：(a)至少一編織品層，該編織品不含基質樹脂且至少約75%該織品之纖維包含高韌度聚烯烴纖維，該織品具有第一及第二表面；及(b)至少一大體上透明之塑膠膜層，其附著於該高韌度聚烯烴纖維織品之表面上，該塑膠膜層具有第一及第二表面，該複合織品具有每平方碼約2盎司至約30盎司(67.8g/m2 至1017g/m2 )之重量；該織品層及該膜層中之各者具有足夠半透明性，以便允許至少約60%之光進入該建築物之該開口；該織品層提供抵抗大風及來自拋射體之衝擊的保護，且該膜層提供對水之抗滲障壁。
  15. 如請求項14之方法，其中該等高韌度聚烯烴纖維包含具有每丹尼爾至少約15公克之韌度之高韌度聚乙烯纖維， 且其中該複合織品之厚度為約6密耳至約60密耳(150μm至1500μm)。
  16. 如請求項15之方法，其進一步包含在該織品層與該塑膠膜層之間的黏結層。
  17. 一種輕型暴風簾，其用於覆蓋建築結構中之至少一開口，諸如窗戶、門、滑動玻璃門及其類似物，且用於保護該開口以抵抗颶風級風及相關飛行物體，該暴風簾包含：(a)可撓性複合織品，其包含：(i)至少一編織品基層，其具有第一表面及第二表面，該編織品不含基質樹脂且該織品係由至少約75%包含高韌度聚烯烴纖維之紗線形成，該等紗線具有在約50至約5000之範圍內之丹尼爾(denier)；(ii)至少一個大體上透明之塑膠膜防水層，該塑膠膜具有第一表面及第二表面；(iii)該複合織品之總重量係在約2oz/yd2 至約30oz/yd2 (67.8g/m2 至1017g/m2 )之範圍內，且該複合織品之總厚度係在約6密耳至約60密耳(150μm至1500μm)之範圍內；及(b)固持體，其以可覆蓋該開口之方式將該複合織品可釋放地連接於該建築結構上；該複合織品層具有足夠半透明性，以便允許至少約60%之光進入該建築結構之該開口，提供抵抗大風及來自拋射體之衝擊的保護，且提供對水之障壁。
  18. 如請求項17之輕型暴風簾，其中該等紗線包含至少約50重量%之具有每丹尼爾至少約15公克之韌度之伸展鏈聚乙烯纖維，且該等紗線具有在約650至約3000之範圍內之丹尼爾。
  19. 如請求項18之輕型暴風簾，其中該塑膠膜包含聚乙烯膜。
  20. 如請求項19之輕型暴風簾，其中該黏接劑包含乙烯乙酸乙烯酯。
  21. 如請求項20之輕型暴風簾，其中該複合織品具有在約5oz/yd2 至約25oz/yd2 (169.5g/m2 至847.5g/m2 )之範圍內之總重量，及在約10密耳至約50密耳(250μm至1250μm)之範圍內之總厚度。
  22. 如請求項21之輕型暴風簾，其中該複合織品層具有足夠半透明性，以便允許至少約75%之光進入該建築結構之該開口。
  23. 如請求項17之輕型暴風簾，其包括兩個該塑膠膜層及兩個該黏接層，該等塑膠膜層係藉由該等黏接層黏結於該基層之兩個表面上。
  24. 一種輕型暴風簾，其用於覆蓋建築結構中之至少一開口，諸如窗戶、門、滑動玻璃門及其類似物，且用於保護該開口以抵抗颶風級風及相關飛行物體，該暴風簾包含：(a)可撓性複合織品，其包含：(i)編織品基層，其具有第一表面及第二表面， 該編織品不含基質樹脂，該編織品係由至少約75%包含伸展鏈聚乙烯纖維之紗線形成，該等紗線具有在約200至約5000之範圍內之丹尼爾；(ii)大體上透明之聚乙烯膜防水層，該聚乙烯膜具有第一表面及第二表面；(iii)乙烯乙酸乙烯酯黏接層，其將該基層之該等表面中之一者黏結於該聚乙烯膜之該等表面中之一者上；(iv)該複合織品之總重量係在約2oz/yd2 至約30oz/yd2 (67.8g/m2 至1017g/m2 )之範圍內，且該複合織品之總厚度係在約6密耳至約60密耳(150μm至1500μm)之範圍內；及(b)固持體，其以可覆蓋該開口之方式將該複合織品可釋放地連接於該建築結構上；該複合織品層具有足夠半透明性，以便允許至少約75%之光進入該建築結構之該開口，提供抵抗大風及來自拋射體之衝擊的保護，且提供對水之障壁。
  25. 如請求項24之暴風簾，其中該等紗線具有在約800至約1500之範圍內之丹尼爾且每丹尼爾至少約15公克之韌度。
  26. 如請求項25之輕型暴風簾，其中該複合織品具有在約5oz/yd2 至約25oz/yd2 (169.5g/m2 至847.5g/m2 )之範圍內之總重量，及在約10密耳至約50密耳(250μm至1250μm)之範圍內之總厚度。
  27. 如請求項24之輕型暴風簾，其包括兩個該聚乙烯膜層，其各者係黏結於該基層之相對表面上。
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