轻质耐用罩具和制备该罩具的层压材料 技术领域 本文描述了一种具有非纺织物外部表面的轻质透气罩具 (enclosure)。本文还描 述了用于制备所述罩具的轻质层压材料 (laminate)。
发明背景
在环境条件下用来提供某种保护的轻质罩具是已知的， 如帐篷、 露营袋 (bivy bag)、 大露营袋 (bivy sack) 等。用来制造轻质罩具的聚酯和尼龙材料可涂覆涂料， 以提供 耐水性或者说防水性， 并且可以印刷， 以获得所需的美观效果。
按照通常的考虑， 轻质帐篷结构物具有包含独立雨篷和帐篷主体的双壁构造， 或 者具有仅含帐篷主体而没有独立雨篷的单壁构造， 后者的帐篷主体由例如层压材料组成。 双壁帐篷靠雨篷提供防水效果， 所述雨篷设置在帐篷主体上面， 而帐篷主体则由透气性和 渗水性强的网眼壁用织物 (mesh wall fabric) 构成。然而， 附加雨篷给整个结构增加了重 量和体积。另外， 具有轻质雨篷材料如尼龙的双壁帐篷产品通常用聚氨酯涂层或硅树脂涂 层提供防水性。不利的是， 涂覆的材料不能提供长期的防水耐久性。用于单壁帐篷的典型 层压材料具有许多的层， 以确保长期耐水性， 但其结果是不仅帐篷沉， 而且淋雨时增加很多 水的重量， 从而使它们不适合某些应用。此外， 用于单壁帐篷的层压材料不透气， 当帐篷关 闭时， 层压材料通常缺乏充分的氧气渗透性来维持帐篷里的人员的生命， 而且常常缺乏充 分的阻燃性。
人们常常在罩具材料上施加涂料来获取阻燃性和 UV 稳定性 ； 但是， 涂层在寒冷气 候里容易开裂， 并且容易磨损， 还容易发生其它机械方面的问题， 可能导致帐篷失去作用。 作为获得阻燃性的另一种方法， 人们常常使用阻燃材料， 如以商品名 Nomex 销售的阻燃材 料。遗憾的是， 这些间位芳族聚酰胺纺织物受到 UV 辐射后， 其拉伸强度受到明显削弱， 这是 本领域的共性问题。
形成单壁结构的帐篷由于省去了防水雨篷， 可比双壁帐篷具有更低的重量和更小 的体积。然而， 目前使用经过涂覆的轻质材料 ( 如涂覆尼龙 ) 的轻质单壁结构物不具有长 期的液体耐受性， 不能可靠地达到对一些帐篷使用者来说很重要的某些阻燃要求。使用能 达到更高级别阻燃性的材料的单壁帐篷采用多层更重的织物， 增加了结构的体积和重量。
用于罩具的复合防水织物已有描述。例如， 美国专利第 4302496 号描述了用于帐 篷壁的复合结构， 所述复合结构据报告是轻质和阻燃或耐火的。 所述复合结构至少有三层， 即外机织层、 内机织层和聚四氟乙烯中间层。 据称， 内机织层为所述复合结构提供了拉伸强 度和抗撕裂性， 外机织层为所述复合结构提供了耐磨性， 中间层则提供了防水性和挡风性。 虽然该复合结构被描述为轻质， 但不利的是， 所述复合结构织物实施例的重量据报告超过 2 5.4 盎司 / 码 ， 使其对于某些应用来说还是太沉重、 太臃肿。
发明概述
本文描述了一种具有外部膜表面的轻质罩具。所述轻质罩具包含外部膜表面， 所 述外部膜表面具有诸如耐磨性之类的性质， 从而保持持久的防液性。所述轻质罩具由具有 充分的透氧性的层压材料形成， 因而在所述罩具开口关闭时能维持生命。本文还描述了轻
质透气层压材料， 它包含外膜表面， 可形成诸如持久的防液性、 阻燃性 ( 通过了 CPAI-84) 之 类的性质， 并且可以着色。
在一个实施方式中， 描述了一种单壁帐篷， 它具有双壁帐篷的有利特性， 具有透气 壁和防液性， 不需要雨篷， 同时还具有原来单壁帐篷结构所具有的轻质和可捆扎的特性。 有 利的是， 本文所述的具有能持久防液的外部膜表面的单壁帐篷具有充分的透氧性， 在关闭 的时候无需辅助设备即可维持生命。罩具由具有持久的防液性、 高抗撕裂强度和高耐磨性 的层压材料制成， 其性能水平是原来认为具有外膜表面的结构所达不到的。
有利的是， 在一个实施方式中， 轻质层压材料的重量小于 8 盎司 / 码 2， 阻燃 ( 通过 了 CPAI-84)， 磨损试验后在最高达 0.7psi 的压力下能可靠地防液 3 分钟， 同时具有足够高 3 2 的透氧 (O2) 性 ( 透氧率大于 2m /m 巴 - 小时 )， 当用来形成密闭的掩蔽体时能够维持生命。 附图说明
结合附图， 通过以下说明， 本发明的操作将变得显而易见， 附图中 ： 图 1 是帐篷形式的罩具的一个实施方式的透视图。 图 2 是用于罩具的层压材料的一个实施方式的横截面的示意图。 图 3 是用于罩具的层压材料的一个实施方式的横截面的示意图。 图 4 是用于罩具的层压材料的一个实施方式的横截面的示意图。 图 5a 是露营袋形式的罩具的一个实施方式的正视图。 图 5b 是露营袋形式的罩具的一个实施方式的侧视图。 图 6a 是帐篷形式的罩具的一个实施方式的透视图。 图 6b 是帐篷形式的罩具的一个实施方式的俯视图。具体实施方式
本文描述了一种具有外膜表面的层压材料， 它可用于制备高性能罩具， 如单壁帐 篷、 露营袋、 覆盖物等。层压材料外膜表面设计成朝外面向环境， 形成具有外部膜表面的罩 具。 具有外膜表面的层压材料可设计成具有多种性质， 如具有着色的外膜表面、 持久的防液 性、 透氧性、 透气性、 阻燃性、 低吸水性和高湿气传输性。此外， 具有外膜层的层压材料可以 是疏油的， 具有高抗撕裂强度， 具有耐磨性。 本文还描述了具有外部膜表面的单壁罩具如帐 篷， 它具有诸如下面这样一些性质 ： 质轻， 吸水性低， 耐磨， 防液性持久， 耐火， 透气， 具有着 色的外部表面。 在一个实施方式中， 描述了一种具有充分的透氧性的单壁帐篷， 它在关闭时 能维持生命。
参考附图。图 1 列举了罩具的一个例子， 该图显示了单壁帐篷 (1) 的透视图， 它具 有帐篷上部 (2) 和帐篷下部 (3)。具有门 (5) 的开口 (4) 供帐篷使用者进出， 并且可以密 封， 用于提供针对外界的保护。 在一个实施方式中， 设计了一种轻质帐篷， 其中帐篷上部 (2) 包含超过 70％的帐篷表面积， 而帐篷下部 (3) 包含小于约 30％的帐篷表面积。在一些实施 方式中， 帐篷下部从帐篷底部 (6) 起， 顺着帐篷壁 (7) 向上延伸约 6 英寸， 这样接缝 (30) 就 高出地平面， 也称作 “浴盆式” 底部。
帐篷上部包含帐篷的外部非纺织物表面 (8) 和帐篷的内部表面 (9)。帐篷上部由 层压材料形成， 其例子示于图 2、 3 和 4 的横截面图中。用于制作帐篷 (1) 的上部 (2) 的层压材料 (20) 包含连在至少一个附加层 (22) 上的多孔外膜 (21)， 所述至少一个附加层为层 压材料提供例如尺寸稳定性。所述多孔膜 (2) 与所述至少一个附加层 (22) 通过不连续附 连件 (23) 连接， 以维持层压材料的透气性。层压材料 (20) 具有外膜表面 (24) 和内表面 (25)。所述层压材料内表面 (25) 是最外面的所述至少一个附加层 (22) 的表面， 该表面与 最靠近多孔膜 (21) 的表面相背。
参考图 1 和 2， 帐篷上部 (2) 的外部非纺织物表面 (8) 包含层压材料 (20) 的多孔 外膜 (21) 层的外膜表面 (24)。帐篷的内表面 (9) 包含层压材料内表面 (25)， 在此实施方 式中， 所述层压材料内表面 (25) 是所述至少一个附加层 (22) 的表面， 该表面与连接到多孔 外膜 (21) 上的表面相背。因此， 当连接到多孔膜 (21) 上的所述至少一个附加层 (22) 是纺 织物时， 帐篷内表面 (13) 是纺织物。
在一个实施方式中， 如图 3 所示， 层压材料 (20) 的所述至少一个附加层可以是通 过不连续附连件 (23) 连接到多孔外膜 (21) 上的第二多孔膜 (26)。在图 4 所例举的又一个 实施方式中， 当所述至少一个附加层 (22) 是纺织物层时， 所述层压材料还可包含通过不连 续附连件 (23) 连接到纺织物层 (22) 上的第二多孔膜， 即多孔内膜 (27)。 因此， 所述罩具内 表面 (9) 是层压材料的与外膜表面 (24) 相背的表面， 所述罩具内表面 (9) 还可包含多孔内 膜 (27) 的表面。 本文所述罩具用持久防液的层压材料制成， 所述层压材料形成后， 开始时不渗漏 ( 测试至 0.7psi， 持续 3 分钟 )， 而且按照本文所述的防液测试方法测试时， 在外膜表面上进 行 1000 次马丁代尔磨损循环试验 (Martindale abrasion cycle) 之后也不渗漏。
在其它实施方式中， 本文所述的罩具由初始抗水静压 (hydrostatic resistance) 大于 40psi 或大于 60psi 或大于 80psi 或大于 90psi 或大于 100psi( 按照本文所述的抗水 静压测试方法测试 ) 的层压材料制成。所形成的层压材料在经历诸如磨损或被污染物污染 这样的遭遇之后， 仍具有良好的抗水静压。在一些实施方式中， 形成耐久性层压材料， 所述 层压材料在磨损测试之后， 即按照本文所述的磨损后抗水静压测试方法测试， 在外膜表面 上进行 1000 次磨损循环试验之后， 其抗水静压大于或等于 40psi， 或者大于或等于 60psi， 或者大于或等于 80psi， 或者大于或等于 90psi。在另一个实施方式中， 形成耐久性层压材 料， 按照本文所述的 DEET 污染后抗水静压测试方法测试时， 其初始抗水静压和用化学物质 如二乙基甲苯甲酰胺 (DEET) 污染之后的抗水静压均大于 30psi。
对诸如帐篷和露营袋之类的罩具来说， 所述层压材料是透氧的， 罩具 ( 例如帐篷 ) 单位面积上的 O2 扩散速率能使氧气充分扩散到罩具中， 从而在罩具关闭时能维持帐篷里的 人员的生命。在一些实施方式中， 提供了层压材料， 其透氧率大于或等于约 2m3/m2 巴小时， 当形成本文所述的罩具时， 它能提供充分的透氧性， 以维持生命。 “氧气的充分扩散” 是指本 文所述帐篷上部层压材料能让充足的氧气进入罩具， 使氧气含量保持大于或等于约 16％， 从而补充帐篷里的人员随时间耗掉的氧气。 在其它实施方式中， 形成层压材料， 按照本文所 3 2 述的透氧率测试方法测试时， 其透氧率大于或等于约 4m /m 巴小时， 或者大于或等于 6m3/m2 巴小时， 或者大于或等于 8m3/m2 巴小时。
例如， 当透气层压材料的格利值 (Gurley number) 约小于 400 秒， 并且从层压材料 的一个表面到另一个表面具有连续多孔通道， 因而通道穿过整个层压材料厚度时， 所述层 压材料可提供适用于罩具的充分的氧气扩散。 在其它实施方式中， 可形成层压材料， 当按照
本文所述的格利空气流动测试方法测试时， 其格利值小于 300 秒， 小于 200 秒， 小于 100 秒。 因此， 包含整体式涂层或者层、 导致格利值约大于 400 秒的层压材料不适合用来为关闭的 罩具提供足以维持生命的透氧性。
为了使层压材料获得防液性， 多孔膜具有足够小的孔， 以便在层压材料形式中维 持防液性， 同时保持充分的孔隙率， 以便为氧气提供充分通过层压材料的扩散性， 从而在形 成关闭的罩具时能够维持生命。例如， 在一个实施方式中， 形成了防液的单壁帐篷， 它具有 约大于 70％的防液性， 透气帐篷上部由本文所述的层压材料组成。本实施方式的层压材料 包含格利值大于 10 秒的膜和格利值大于 15 秒的层压材料， 以便获得孔隙足够紧密、 达到所 需防液水平的结构， 同时， 该层压材料的格利值小于 400 秒， 为氧气提供了充分通过层压材 料的扩散性， 从而在关闭罩具时能够维持生命。
为最大程度减少罩具内表面上发生的冷凝现象， 例如在寒冷气候条件下使用时发 生的冷凝现象， 需要湿气渗透性， 或者说透潮性。本文所述的层压材料是透潮的， 按照本文 2 所述的方法测试时， 其湿气渗透率 (MVTR) 大于 5000g/m /24 小时， 或者大于 10000g/m2/24 小时， 或者大于 15000g/m2/24 小时。
在一些实施方式中， 具有外膜表面的层压材料是阻燃的， 通过了本文所述的 垂 直 燃 烧 试 验， 该 试 验 是 CPAI-84 所 规 定 的 [ 国 际 帆 布 制 品 协 会 (Canvas Products Association， International)]。 可形成本文所述的轻质层压材料， 使其重量约小于 8 盎司 / 码 2， 或者约小于 6 盎 2 2 2 司/码 ， 或者约小于 4 盎司 / 码 ， 或者约小于 2 盎司 / 码 。可形成重量小于 8 盎司 / 码 2 的轻质层压材料， 按照本文所述的测试方法测试， 其经向和纬向的抗穿刺 - 蔓延撕裂强度 (PPT) 大于 1 磅力 (lbf)。还可形成轻质层压材料， 使其经向和纬向的 PPT 大于 2lbf， 或者 2 使其经向和纬向的 PPT 约大于 2.5lbf。还可形成重量小于 8 盎司 / 码 的轻质层压材料， 根据本文所述的抓样断裂强度测试方法测试， 其经向和纬向的断裂强度约大于 50lbf， 或者 大于 60lbf。
宜制备多孔膜， 所述多孔膜在用于形成罩具如帐篷和露营袋所用的层压材料时能 充分透过氧气， 从而能够维持生命。 此外， 若需要层压材料在开始的时候和经过磨损之后均 具有防液性， 则应使用耐磨膜。多孔透气膜可能容易磨损， 导致该材料渗水。为了提供诸 如磨损后仍具有持久防液性之类的性质， 按照本文所述的钢球式顶破强力测试方法 (Ball Burst test) 测量， 本文所述的一些层压材料包含的薄膜具有大于 17lbf 的钢球式顶破负荷 (ball burst load)， 或者约大于 19lbf 的钢球式顶破负荷。本文所述的层压材料还使用平 均模量大于 40MPa 或者平均模量约大于 60MPa 或者平均模量约大于 80MPa 的薄膜形成， 所 述平均模量按照本文所述的测试方法测试。平均最大负荷大于 10N 的薄膜也可用来形成耐 久性层压材料， 所述平均最大负荷按照本文所述的测试方法测试。
所述多孔外膜 (21) 包含例如用含氟聚合物制成的聚合物膜。合适的含氟聚合 物可包含例如发泡含氟聚合物如聚四氟乙烯 (PTFE)， 它可加工形成多孔或微孔薄膜结构。 例如， PTFE 可形成微孔薄膜结构， 其特征在于， 当按照例如美国专利第 3953566 号或第 7306729 号所介绍的方法使其发泡时， 它会形成通过原纤维互连的结点 (node)。在一个实 施方式中， 发泡 PTFE 含氟聚合物膜按照美国专利第 6541589 号制备， 它具有聚氟丁基乙烯 (PFBE) 的共聚单体单元。 发泡 PTFE(ePTFE) 含氟聚合物可包含具有约 0.05 重量％ - 约 0.5
重量％的 PFBE 共聚单体单元 ( 基于聚合物总重 ) 的聚四氟乙烯 (PTFE)。
在 一 个实 施方式中， 所述多 孔外膜 (21) 层是 具有 微 结构的 发 泡聚四 氟 乙 烯 (PTFE)， 所述微结构以通过原纤维互连的结点为特征， 其中多孔膜的孔足够紧密， 从而提供 防液性 ； 同时足够开放， 从而允许空气通过膜扩散。在一个实施方式中， 这是通过提供格利 值大于 10 秒而小于 400 秒的 ePTFE 薄膜来实现的。在一个实施方式中， 制备多孔膜时， 首 先配混经拉伸后适合产生结点和原纤维微结构的聚四氟乙烯 (PTFE) 树脂。所述树脂与脂 肪烃润滑剂挤出助剂如矿物油精掺混。将配混的树脂成形为圆柱形颗粒， 通过已知方法进 行糊料挤出， 形成所需的可挤出形状， 优选形成带或薄膜。 所述制品可在辊间压延成所需厚 度， 然后加热干燥， 除去润滑剂。干燥制品按照例如美国专利第 3953566 号或第 7406729 号 的介绍， 通过沿纵向和 / 或横向拉伸进行发泡， 产生发泡 PTFE 结构， 其特征是一系列通过原 纤维互连的结点。 然后， 通过在高于 PTFE 的晶体熔点的温度下， 例如在约 343-375℃之间的 温度下加热 ePTFE 制品， 使该制品发生非晶态闭锁 (amorphously locked)。
发泡含氟聚合物薄膜的多孔结点和原纤维结构使涂料和 / 或印刷材料能够附着 到此多孔基材上。已知含氟聚合物如 ePTFE 的低表面能排斥多数表面处理， 因而给施涂耐 久性涂料如包含着色剂的涂料带来困难。 然而， 在一个实施方式中， 涂料组合物包含粘结剂 和着色剂， 所述着色剂给用作层压材料外膜表面的膜表面着色。涂料组合物涂覆或包封发 泡含氟聚合物结构的结点和 / 或原纤维， 形成持久的美感外观。 适合用作外膜表面的膜具有可通过印刷获得持久美感的表面。在一些实施方式 中， 美感的持久性可通过着色剂涂料组合物实现， 所述组合物包含粒度足够小， 恰好能容纳 在多孔基材的孔内的颜料。对于多孔或微孔薄膜， 平均粒径约小于 250nm 的颜料颗粒适用 于形成持久的颜色。 涂料组合物还包含能够湿润多孔基材并将颜料粘接到孔壁上的粘结剂 体系。在一个实施方式中， 膜的表面可用着色剂着色， 形成纯色或图案 ( 设计 )。利用多种 颜料， 或者改变一种或多种颜料的浓度， 或者同时采用这两种技术， 可施加多种颜色。在一 个实施方式中， 帐篷上部包含着色的外部膜表面， 有超过 90％的外部膜表面通过印刷或其 它施色技术着色， 同时保持孔隙从层压材料的一个表面穿过层压材料到另一个表面， 从而 在用作关闭的罩具时维持合适的透氧性。
可施涂包含着色剂的涂料组合物， 以提供多种颜色和设计， 如纯色、 伪装和印刷图 案。涂料组合物可包含一种或多种适用于印刷伪装图案如林地和沙漠图案的着色剂。在一 个实施方式中， 适合在多孔膜表面上印刷林地伪装图案的涂料组合物包含黑色、 棕色、 绿色 和淡绿色着色剂。 在另一个实施方式中， 涂料组合物包含适合印刷沙漠伪装图案的棕色、 黄 褐色和棕褐色着色剂。其它实施方式包含这样的组合物， 即它们所含着色剂的色调在这两 个例子中变化。
可通过多种方法将涂料组合物施涂到膜上， 形成着色的外膜表面。给多孔膜着色 的施涂方法包括但不限于转移涂覆、 丝网印刷、 凹版印刷、 喷墨印刷和刮涂。可对形成层压 材料外膜表面或者罩具外部膜表面的多孔膜施以其它的局部处理， 只要在整个层压材料中 维持足够的孔隙， 以便保持透气性。可提供其它处理以赋予功能性， 例如但不限于疏油性。 疏油性涂料的例子包括例如含氟聚合物， 如含氟丙烯酸酯类及其它材料， 如美国专利申请 第 11/440870 号所介绍的那些材料。
在层压材料 (20) 的多孔外膜 (21) 上结合至少一个附加层 (22)， 用来为层压材料
提供尺寸稳定性。 应对所述至少一个附加层加以选择， 以获得足够的透氧水平， 在用于关闭 的罩具中所用的层压材料时能够维持生命。 与膜结合的所述至少一个附加层是纺织物或者 非纺织物。为复合结构提供尺寸稳定性的纺织物包括例如尺寸稳定的机织纺织物、 针织物 和无纺物。当需要阻燃性 (FR) 时， 可使用本身阻燃的轻质纺织物， 包含诸如 FR 纤维之类的 材料， 如以商品名 Nomex 和 Kevlar 销售的芳族聚酰胺纤维、 聚苯并咪唑 (PBI) 及其掺混 物， 以及改性聚丙烯腈纤维 ( 如改性聚丙烯腈包覆的玻璃纤维 )。 其它可用的阻燃材料包括 耐火 (FR) 棉、 FR 人造丝、 FR 尼龙、 FR 聚酯等。
当所述至少一个附加层 (22) 是非纺织物层， 如多孔内膜 ( 图 3 中的 26) 时， 所述 多孔膜可与外膜层相同或不同。当多孔内膜层 (26) 不同于外膜层 (21) 时， 可对其加以选 择， 使其提供诸如尺寸稳定性、 防液性等性质。在一个实施方式中， 所提供的层压材料 (20) 包含多孔外膜 (21)， 所选择的多孔外膜具有较大的中流量孔径， 以提供例如耐久的印刷表 面； 所述多孔外膜通过不连续附连件 (23) 连接到强度更高的第二多孔内膜 (26) 上， 以便为 层压材料提供例如纵向和横向的良好抗撕裂强度。在其它实施方式中， 对多孔内膜加以选 择， 为层压材料提供良好的纵向和横向断裂强度。
还可为所述至少一个附加层提供涂层， 以便赋予层压材料多种性质。 例如， 可在所 述至少一个附加层 (22) 上施涂包含粘结剂和着色剂的涂料组合物， 将所述层着色为纯色 或具有一种或多种颜色的图案化颜色。 纺织物形式或膜形式的所述至少一个附加层可用与 外膜相同或不同的技术着色， 可着色为与外膜相同或不同的颜色或图案。在一个实施方式 中， 若需要提供挡光性质， 多孔内膜 (26) 可着色成深色， 如黑色。通过对层压材料的多孔内 层着色， 可以在基本上不增加层压材料重量的情况下提供挡光效果， 而不需要利用传统方 法， 如增加额外的层去挡光。具有挡光内表面的层压材料可用于例如帐篷用途， 在此情况 下， 需要防止在罩具外面看见来源于罩具内部的光。 在一些实施方式中， 按照本文所述的透 射光密度测试方法测量， 所构造的层压材料的透光率小于 10％。
多孔外膜层 (21) 与至少一个附加层 (22) 以一定方式结合， 使得从层压材料的一 个表面到另一个表面的连续孔隙通道或路径得以保持。不连续附连件 (23) 以一定方式安 置， 使得这两个层压合成复合结构时， 其透气性得以保持。 不连续附连件可以是粘合剂附连 件形式， 如不连续粘合剂层。粘合剂组合物包括热固性粘合剂， 如聚氨酯、 阻燃聚氨酯和硅 树脂。热塑性粘合剂包括热塑性聚氨酯和热塑性阻燃聚氨酯。所述多孔膜层与所述至少 一个附加层利用粘合剂， 通过层压法 [ 如凹槽辊层压法 (gravure lamination)]、 喷胶粘结 法 (spray adhesive bonding) 和用热塑性斯克林布 (scrim) 进行的熔合粘结法 (fusion bonding) 连接。为使透气率最大， 使用不连续粘合剂层连接这两个层。
在一个实施方式中， 形成的层压材料具有选自下面的一种或多种性质 ： 湿气渗透 2 2 率＞ 5000g/m /24 小时， 达到阻燃性标准 ( 依据 CPAI-84)， 重量≤ 4.0 盎司 / 码 ( 按照 ASTM D 3776 测量 )， 经向和纬向抗撕裂强度≥ 1.5lbf( 按照 ASTM D 1424 测量 )， 经向和纬向断 裂强度均≥ 20lbf( 按照 ASTM D 5035 测量 )， 磨损测试之后防液 ( 按照磨损与防液测试方 法测量 )， 磨损测试之后的抗水静压大于或等于 35psi。
利用上述层压材料制备的结构包括轻质罩具如帐篷 ( 包括单壁帐篷 )、 露营袋 ( 图 5a 和 5b) 等。所形成的轻质单壁帐篷 (1) 如图 1 和 6a 及 6b 所示， 包含标准支柱 (28)。在 图 1、 6a 和 6b 中， 帐篷开口 (4) 可通过门 (5) 关闭， 所述门任选位于帐篷上部 (2) 或帐篷下部 (3) 或者同时位于帐篷上部和帐篷下部， 并且可通过关闭机构如拉链或钩环搭扣 (29) 关 闭。当门 (5) 位于帐篷上部 (2) 时， 它可由形成上部 (2) 的材料或不同的材料组成。当门 (5) 位于帐篷上部 (2) 且门 (5) 由不同于帐篷上部 (2) 的其余部分的材料制成时， 所述材料 应经过选择， 使帐篷上部 (2) 的其余部分的材料赋予的所需透气性、 防液性、 阻燃性和 / 或 轻质特性得到保持。所述关闭机构 (29) 可任选不透水。接缝 (30) 用于缀合帐篷上部 (2) 和帐篷下部 (3)， 缀合方法有缝合、 胶粘或其它机械缀合方法。可采用防液接缝， 从而提供 例如在至少 0.7psi 的压力下， 用测试流体 ( 如水 ) 测试至少 3 分钟时不漏液或不滴液的接 缝。
在一个实施方式中， 单壁双人帐篷包括标准帐篷支柱在内的重量可以做得小于约 8 磅。在另一个实施方式中， 如图 6b 所示， 轻质单壁单人帐篷具有外部膜表面， 其重量小于 3 4 磅， 捆扎体积小于 500 英寸 ， 除了底面 (32) 外， 还有一个门廊 (31)， 足够容纳例如一个睡 袋 (33)， 它由阻燃层压材料形成， 所述阻燃层压材料耐磨， 因而能持久防液， 并且其透氧率 3 2 大于或等于 3m /m 巴 - 小时。
在一个实施方式中， 如图 5a 和 5b 所举的例子， 可以形成能持久防液的轻质露营 袋。如图 5a 所示， 露营袋由外部膜表面 (33) 和带门的开口 (34) 构成， 所述开口供进出该 罩具用。 所制成的该轻质露营袋具有支柱 (35)， 所述支柱可通过附连机构 (36) 连接到该罩 具上。所制成的露营袋可具有诸如阻燃性、 持久防液性和关闭时足以维持生命的透氧性之 类的性质。 在又一个实施方式中， 所制成的罩具可包含具有外膜表面 (24) 的层压材料 (20)， 将该罩具用在双壁掩蔽体的门帘 (fly) 处。例如， 可制造双壁帐篷或露营袋， 使其具有含外 部膜表面的罩具， 所述罩具包含本文所述的层压材料， 其中所述罩具被设计成门帘， 用在已 有双壁帐篷的剩余部分上。 有利的是， 所述罩具具有选自下面的一种或多种性质 ： 持久防液 性、 低吸水性、 耐磨性、 高湿气渗透性和阻燃性。
测试方法
单位面积质量
样品的单位面积质量用 1060 型梅特勒 - 托利多 (Mettler-Toledo) 天平， 按照 ASTM D 3776 测试方法 [ 织物单位面积质量 ( 重量 ) 标准测试方法 ] 测量。该天平在称量 样本之前重新校准。重量用盎司作为单位记录， 精确到 0.5 盎司。将此值换算为克每平方 米， 如本文所报告的那样。
薄膜密度
为了测量本发明的薄膜材料实施例和比较例的密度， 收集在样品上测得的性质数 据。如上所述， 测量 165mm x 15mm 样品， 确定其质量 ( 使用 AB104 型梅特勒 - 托利多分析 天平 ) 和厚度 [ 使用凯发 (Kafer)FZ1000/30 卡规 ]。利用此数据， 可按下式计算密度 ：
式中 ： ρ ＝密度 (g/cm3) m ＝质量 (g) w ＝宽度 (1.5cm) l ＝长度 (16.5cm)t ＝厚度 (cm)
薄膜厚度
用卡规 ( 凯发 FZ1000/30) 测量本发明的薄膜材料实施例的厚度。每个样品至少 测量四个地方。将多次测量的平均值报告为每块薄膜的厚度值。
格利空气流量
除以下不同外， 按照 FED-STD-191A 方法 5452 测量 50 立方厘米空气通过样品所需 的时间， 由此确定每个样品的透气率。按照此方法测量时， 例外的是样品在测试前密封， 确 保测试过程中密封良好， 边缘周围没有泄漏。
中流量孔径测试
将多孔薄膜的平均孔径报告为中流量孔径 (MFP)。 为测定 MFP， 制得直径为 25mm 的 样品薄膜， 并用全氟聚醚湿润。 将湿润的样品薄膜置于库尔特孔径仪 (Coulter Porometer) 中， 测定最终产品的平均孔径。
韧性、 最大负荷、 MTS 和模量的测试方法
利用模冲机从 ePTFE 薄膜片上切割 165mm 长 x 15mm 宽的矩形样品， 完成样品准备 工作。将薄膜片放在切割台上， 以免要切成样品的地方发生褶皱。然后， 将 165mm x 15mm 模具放在薄膜上 ( 通常在薄膜片中心 200mm 范围内 )， 使其长轴平行于要测试的方向。 本公 开中引用的方向将在纵向 ( 平行于加工过程中的移动方向 ) 和横向 ( 垂直于加工过程中的 移动方向 ) 上度量。模具对齐之后， 立即对其施加压力， 切透薄膜片。撤除此压力后， 应当 检查要测试的矩形样品， 确保它没有可能影响拉伸测试的边缘缺陷。 应当在纵向 (L) 和横向 (T) 切至少 3 个样品， 以表征薄膜片。样品准备好后， 立 即对其进行测量， 确定其质量 ( 使用 AB104 型梅特勒 - 托利多分析天平 ) 和厚度 ( 使用凯 发 FZ1000/30 卡规 )。然后， 使用运行梅林 (Merlin) 系列 IX 软件 (7.51 版 ) 的英斯特朗 (Instron)5500 拉伸试验机测试每个样品的拉伸性质。 将样品插入拉伸试验机， 用英斯特朗 目录编号为 2702-015( 橡胶涂覆的面板 ) 和 2702-016( 锯齿状面板 ) 的抓板 (grip plate) 固定， 使样品各端保持在一块橡胶涂覆面板与一块锯齿状面板之间。施加在抓板上的压力 约为 50psi。夹具之间的标距长度 (gauge length) 设定为 50mm， 十字头速度 ( 牵拉速度 ) 设定为 508mm/min。利用 0.1kN 测力传感器进行这些测量， 在 50 点 / 秒的速率下收集数据。 实验室温度应在 68 ℉与 72 ℉之间， 以确保结果可比较。最后， 若样品不巧在夹具界面上破 碎， 则抛弃相应的数据。
为表征薄膜片， 在纵向和横向上应至少成功牵拉 3 个样品 ( 样品未从夹具滑出， 也 未破碎 )。 利用梅林软件或其它任何数据分析包进行数据分析和计算。 首先， 确定样品在拉 伸测试期间， 在 L 和 T 方向上能够支撑的最大负荷。然后， 通过以下方程式， 针对样品的物 理性质 ( 厚度和密度 ) 将 L 和 T 方向上的最大负荷归一化， 计算 L 和 T 方向上的基体拉伸 强度 (matrix tensile strength)。
式中 ： MTS ＝基体拉伸强度 (MTS)， 单位为 Mpa Fmax ＝测试过程中测得的最大负荷 ( 牛顿 )ρo ＝ PTFE 的理论密度 (2.2g/cm3)
l ＝样品长度 (cm)
m ＝样品质量 (g)
然后， 通过对 L 方向上的最大负荷和 T 方向上的最大负荷求平均值， 计算平均最大 负荷。通过对 L 方向上的基体拉伸强度和 T 方向上的基体拉伸强度求平均值， 计算平均基 体拉伸强度。
通过对样品的应力 - 应变曲线积分， 计算曲线下方的面积来确定每个样品的韧 性， 并对 L 方向和 T 方向上的三次测量值求平均值。此数据表示使样品破裂所需的能量， 报 告为样品的韧性。 然后， 通过求 L 方向上的韧性与 T 方向上的韧性的平均值， 计算平均韧性。
通过取应力 - 应变曲线的线性弹性部分的斜率， 确定每个样品的模量。首先， 利用 三次测量的平均值计算纵向 (L) 和横向 (T) 的模量。然后， 通过求 L 方向上的模量和 T 方 向上的模量的平均值， 计算平均模量。
钢球式顶破强力
戈尔公司 (W.L.Gore & Associates， Inc.) 开发了测试方法和相关的样品安装装 置， 与查狄伦测试台 (Chatillon Test Stand) 配合使用。该项测试测量诸如织物 ( 机织、 针织、 无纺等 )、 多孔或无孔塑料膜、 薄膜、 片材等， 以及它们的层压材料和其它平面材料之 类的材料的顶破强力。 将样本安装在两个开口直径为 7.62cm 的环形夹持板 (clamping plate) 之间， 使 样本张紧但不拉伸。具有直径为 2.54cm 的抛光钢球形尖端的金属棒在 Z 方向 ( 垂直于 X-Y 平面方向 ) 上对样本中心施加负荷。该金属棒的另一端连接到合适的查狄伦测力计上， 所 述测力计安装在型号为 TCD-200 的查狄伦材料测试台中。以 25.4cm/min 的速度施加负荷， 直至样本破坏。破坏 ( 撕裂、 爆裂等 ) 可发生在夹持区域内的任何地方。结果报告为破坏 前最大外加力的三次测量值的平均值。
测 试 在 室 内 环 境 温 度 和 湿 度 条 件 下 完 成， 温 度 一 般 为 21-24 ℃， 相对湿度为 35％ -55％。钢球式顶破数据可表达成钢球式顶破强力， 它与样品的单位面积质量相关 ； 样 品的单位面积质量可利用样品的密度与厚度之积得到。
湿气渗透率 (MVTR)
样品的湿气渗透率按照 ISO 15496 测定， 不同之处是， 根据装置的水蒸气渗透率 (WVPapp) 并利用以下转换方程式， 将样品的水蒸气渗透率 (WVP) 换算为 MVTR 湿气渗透率 (MVTR)。
MVTR ＝ (ΔP 值 *24)/((1/WVP)+(1+WVPapp 值 ))
透氧率
首先， 利用合适的模具切出待测试的圆形材料层样品， 直径为 11.2cm， 由此制备测 试样品。在这些测试中， 将样品密封在两个腔室之间。第一个腔室装有固定浓度的氧气 ； 第 二个腔室装有氮气。在测试过程中， 利用氧传感器测量第二腔室中的浓度上升与时间的关 系。所报告的数值是透氧率， 其单位是 m3/m2- 小时 - 巴。
测试设备由配有氧传感器的测试池组成。测量范围为 0-100 ％的 FY 9600-O2 型氧传感器得自德国霍尔茨基尔辛市爱尔邦测量及控制技术公司 (Ahlborn Mess und Regelungstechnik GmbH， Holzkirchen， Germany)。测试池为圆柱形， 所有端口密封， 以防
显著量的氧气进入。测试池配有循环风扇， 保持池内充分混合的环境。向测试池内供应氮 气。测试程序包括 ： 将池内的氧传感器连接到数据记录单元上， 然后将氮气供应线连接到 测试池上， 打开测量池中的通风设备， 校准氧传感器至 12.8-13.0mV( 20.9 ％的氧气 )， 将测试样品放在测试池上。在样品干燥后进行样品测量。数据记录单元的取样速率是每 3 秒钟一个数据点。10 秒钟后， 打开氮气供应线充填测量室， 直至所有氧传感器下降至低于 3.0mV( 5％的氧气 )。然后关闭氮气供应线， 测量氧气流量。继续收集数据， 直至所有传 感器高于 10.0mV( 15％的传感器 ) ； 然后停止记录。
对 5％ -15％的氧气范围内的结果的评价包括 ： 将每个测量池的数据从数据记录 单元读入计算程序， 确定沿织物宽度方向的三个独立结果的平均值。上述计算基于一个测 试样品将测量室的含氧量从 5％的氧气调整至 15％的氧气所需的时间。用此方法确定的渗 透率 P 的单位是 m3/m2 小时巴。
抗穿刺 - 蔓延撕裂强度 (PPT)
样品的抗穿刺 - 蔓延撕裂强度 (PPT) 按照名为 “塑料膜和薄板的抗穿刺 - 蔓 延 撕 裂 强 度 标 准 测 试 方 法 (Standard Test Method for Puncture-Propagation Tear Resistance of Plastic Film and Thin Sheeting)” 的 ASTM D 2582 测定。每个样品的 PPT 数据都在不偏离此测试方法的情况下产生。
抗水静压
每个样品的初始抗水静压按照 ASTM D751“涂覆织物标准测试方法” 测定。调整 样品的方向， 使层压材料的外膜表面朝向水。增大压力， 直至样品破裂。所报告的抗水静压 是样品破裂时的水静压力值。此值的报告单位是磅每平方英尺 (psi)。
DEET 污染后的抗水静压
DEET( 二乙基 - 间 - 甲苯甲酰胺 ) 污染后的抗水静压按照 ASTM D751 “涂覆织物标 准测试方法” 测定， 但有以下不同。 在 4 英寸 x 4 英寸 x1/4 英寸玻璃板上将待测样品的三个 (3 个 ) 样本放平， 层压材料的外膜表面朝上。将三滴 (3 滴 ) 含 75％的二乙基 - 间 - 甲苯 甲酰胺和 25％的乙醇的二乙基 - 间 - 甲苯甲酰胺施加在每个样本的中央。然后， 将同样尺 寸的第二块玻璃板放在样本 ( 或样本组件 ) 顶部， 将四磅 (4 磅 ) 重物放在玻璃板顶部。16 小时后， 从玻璃板之间取出样本， 立即按照抗水静压测试方法 ASTM D 751 测试抗水静压， 测 试时层压材料的外膜表面朝向水。
在测试过程中， 增大压力， 直至样品破裂。 所报告的抗水静压是样品破裂时的抗水 静压值。此值的报告单位是磅每平方英尺 (psi)。
磨损之后的抗水静压
磨损之后的抗水静压按照 ASTM D751“涂覆织物标准测试方法” 测定， 但有以下不 同。 每个测试样本按照 ASTM 标准测试方法 D4966-98[ 马丁代尔测试方法 (Martindale Test Method)] 进行磨损测试。所选磨蚀物是羊毛毡。调整层压材料的方向， 以便用羊毛作为磨 蚀物， 将层压材料外膜表面磨蚀 1000 次。 然后， 按照 ASTM D 751 测试每个样本的抗水静压， 测试时调整层压材料的方向， 使其外膜表面朝向水。
垂直燃烧测试
垂直阻燃性按照 ASTM D 6413“纺织物阻燃性标准测试方法 ( 垂直测试 )” 测定。 采用甲烷 ( 纯度 99％ ) 和垂直燃烧测试机 [7635A 型， 购自美国新泽西州霍博肯市美国测试公司 (United States Testing Co.， Inc.， Hoboken， NJ)]。测试样本的尺寸是 3 英寸 x 12 英寸。测试之前， 样品在 70+/-2 ℉的温度和 65+/-2％的相对湿度下调理至少 24 小时。
如果样本通过垂直燃烧测试， 即续燃时间短于 2 秒， 在测试过程中没有观察到熔 化或滴落 ( 无熔滴 ) 现象， 就说该样本是阻燃的。
抓样断裂强度测试
每个样品的断裂强度按照 ASTM D 5034“纺织织物断裂强度和伸长率标准测试方 法 ( 抓样测试 )” ， 使用 “抓样” 型样本和恒定的延伸速率测定。每个夹具有一个尺寸为 1 英 寸 x 1 英寸的前钳口和尺寸为 1 英寸 x 3 英寸的后钳口， 较大尺寸的方向垂直于施力方向。 测试之前， 样品在 70+/-2 ℉的温度和 65+/-2％的相对湿度下调理至少 24 小时。每个样品 测试 3 个样本， 这 3 个样本的平均值报告为抓样断裂强度值， 单位为磅力 (lbf)。
拒油性测试
在 这 些 测 试 中， 当 测 试 层 压 材 料 样 品 最 外 面 的 膜 面 时， 利 用 AATCC 测 试 方 法 118-1983 测量油级。将三滴测试油置于样品表面上。直接将玻璃板放在油滴顶部。3 分钟 后， 取走玻璃板， 将多余的油从表面上吸走。通过视觉检查样品膜面外观的变化， 看测试油 是否渗入或造成沾污。 油级对应于没有在所测试的样品膜面上造成可见沾污的最高牌号的 油。
防液测试 [ 苏特法 (Suter)] 之前的磨损 ( 马丁代尔法 )
用于测试磨损的方法是 “纺织物的耐磨性”测试方法， 即 ASTM 标准测试方法 D.4966-98( 马丁代尔测试方法 )。对样品层压材料施加摩擦动作时， 可以使用一块相同的 测试样品， 用其外膜表面作为磨蚀面， 也可以用一块羊毛毡作为磨蚀物， 如下所述摩擦 1000 次。
将一块边长约为 5.5 英寸的方形磨蚀物放在测试台上， 然后放一块相同尺寸的标 准层压材料。将为测试机配备的重物放置在台子上， 将样品压平。用重物将磨蚀物固定 在台子上， 然后取走重物， 检查褶或脊。然后， 将样本面朝下放入样本架。将组装好的样 本架和对应的磨蚀物放在机器上， 加上所需的重物， 在每个样本上产生压力。压力大小为 1.31±0.03psi。 设定计数器， 用来记录所需的运动次数， 然后启动机器。 1000 次后， 进行视 觉检查。
通过视觉检查磨损的样品在美观性上是否有任何改变。在测试之前， 对样品进行 预调理， 然后在温度为 70+/-2 ℉、 相对湿度为 65+/-2％的调理室中将其放置至少四小时。
防液测试 ( 苏特法 )
按照下文所述进行防液测试。使用改良的苏特 (Suter) 测试设备并用水作为代表 性测试液体， 测试层压材料的防液性。 将水压在用两个夹紧的橡胶垫圈密封的约 英寸直 径的样品区域上。 调整样品的方向， 使样品的外膜表面成为被水压着的表面， 从而对样品进 行测试。通过与储水器连接的泵将施加在样品上的水压增加到约 0.7psi， 水压值用合适的 量表显示并通过在线阀门调节。 测试样品成一定角度， 水再循环， 以确保水与样品的下表面 接触并且没有空气压在样品的下表面上。观察与样品的外膜表面相背的表面至少 3 分钟， 看是否出现任何被压透样品的水。在表面上看到的液体水视为渗漏的水。若 3 分钟内没有 在样品表面上看到液体水， 则评定为合格 ( 防液 ) 级。通过此项测试是本文所用的 “防液” 的定义。若样品上有任何可见的液体水， 例如以水滴、 针孔渗漏等形式， 则该样品是不防液的， 没有通过测试。
透射光密度测试
使 用 美 国 宾 夕 法 尼 亚 州 艾 维 兰 市 托 巴 合 作 公 司 (Tobias Associates， Inc.， Ivyland， Pennsylvania， U.S.A.) 提供的型号为 TRX-N 的桌上型密度计测量样品在室温下 的透射光密度。该设备由光源和硅光电检测器组成， 该检测器在 475-675nm 之间的光谱响 应大于 20％。该设备能测量膜的透射和反射模式的光密度。在所有测量中都采用透射模 式。
透射百分率是反映入射光透射通过样品的量的一种量度。 透射率通过以下方程式 定义 ：
T ＝ 10(-OD)
其中 OD ＝光密度。
该仪器需要约 10 分钟的预热时间。 测试区域的直径约为 3mm， 待测样本足够大， 能 完全覆盖测试区域。测试程序按以下步骤进行 ：
1. 通过将检测器臂降低到光口并按下控制按钮来设定零点。
2. 数字读数器的读数为零 ； 若不为零， 则按下零位控制杆， 然后释放。 3. 记录结果。
4. 将测试样本放在测光台上， 使其盖住光口。
5. 将检测器臂降低到盖住光口的样品， 按下控制按钮。
6. 记录 LED 显示器上的结果。
7. 对剩下的样本重复步骤 5-8。
在三个 7 段位发光二极管显示器装置上显示光密度测量值， 其中每个显示器装置 显示一个数字。 出于本专利的目的， 当材料在 475-675nm 之间的透射百分率小于 10％时， 该 材料被认为是视觉不透明的。
吸水测试
用经过校准的天平称取 8” x 8” 方形样品， 所用天平的最小读数为 0.1mg， 购自美 国俄亥俄州哥伦布市 (Columbus， Ohio) 梅特勒 - 托利多公司， 产品编号为 AG104。 然后将样 品放在 ASTM D751“涂覆织物标准测试方法” 第 41-49 节 “抗水静压测试程序 B” 所述类型 的水静压测试机中， 圆形测试面积的直径为 4.25” 。放置样品时， 使设计作为朝外的表面的 层压材料表面受到水的作用， 水压为 0.7psi， 作用时间为 5 分钟。在放样或取样的过程中， 小心确保样品背面不附着或吸收残余的水， 否则会改变读数。 水压作用结束后， 从测试机中 取出样品， 在前述天平上再次称重。增加的重量全部视为源自直径为 4.25” 的圆形测试面 积因受到用来固定样品的夹持高压而吸收的水。吸水率以此面积为基础， 使用以下计算方 法换算为克每平方米。
吸 水 率 ＝ ( 样 品 最 终 重 量 - 样 品 初 始 重 量 )/((4.25 英 寸 *0.0254 米 / 英 寸 2 /2) *π)
以下实施例说明了本发明如何实施和使用， 它们不是用来限制本发明的范围。
实施例
实施例 1
形成三层层压材料， 它包含朝外的印刷外膜表面、 未着色的内膜表面以及层压在
两个膜层之间的阻燃性纺织物。
所述阻燃性纺织物是 1.5 盎司 / 码 2 的机织纺织物 [1.7 旦 / 单纤维， 被切成短纤 长度为 1.5″ -2″的 NOMEX 462 型 (93％ NOMEX 芳族聚酰胺纤维， 5％ Kevlar 芳族聚酰 胺纤维， 2％ P-140) 戈尔公司产品编号 WCBZ000]， 商品名为 Nomex Synergy Lite。
按照美国专利第 6541589 号， 用包含 PFBE 的聚四氟乙烯 (PTFE) 制备发泡 PTFE 薄 膜， 并按照美国专利第 3953566 号所介绍的方法将其加工成包含聚四氟乙烯 (PTFE) 的发泡 薄膜。 微孔发泡 PTFE 薄膜能透过水蒸气和空气， 具有表 1 中薄膜实施例 1(M1) 所示的性质。
所述层压材料按以下方法制备。使用阻燃性聚氨酯热熔型潮气固化粘合剂， 按照 覆盖率约为 35％的离散点凹印式样， 将一块薄膜层压到机织纺织物的一个面上。阻燃性聚 氨酯粘合剂按以下方法制备 ： 先按照美国专利第 4532316 号形成粘合剂树脂， 然后在反应 器中加入约为聚合物树脂总重的 20％的磷基添加剂， 得到的元素磷的重量含量约为粘合剂 树脂混合物总重的 3％。
将粘合剂施涂到第一微孔发泡 PTFE 薄膜上。然后， 在压延夹辊中， 将纺织物的第 一面层压到第一微孔发泡膜的经过粘合剂处理的面上， 形成两 (2) 层层压材料。在环境条 件下固化约 24 小时后， 将同样的粘合剂施涂到第二微孔发泡 PTFE 薄膜上， 然后粘合到前面 制成的两 (2) 层层压材料的纺织物面， 从而将第二微孔发泡 PTFE 薄膜层压到机织纺织物的 第二面 ( 与第一薄膜相背的面 ) 上。粘合剂利用相同的离散点凹印模式施涂， 覆盖率约为 35％。得到三层层压材料， 层压材料的内外表面上均有发泡微孔 PTFE 薄膜。 用能湿润含氟聚合物薄膜的溶剂基油墨印刷三层层压材料的一个薄膜表面， 形成 层压材料的印刷外膜表面。利用含颜料的溶剂基多色油墨和适应溶剂的 Epson 喷墨印刷 机在三层层压材料的薄膜表面上印刷伪装图案。对溶剂油墨加以选择， 使其能淋湿低表面 能微孔含氟聚合物表面， 并能在喷墨印刷头中形成必要的液滴。所用颜料的平均粒度约小 于 250nm。
利用碳氟聚合物粘合剂和湿润剂使印刷微孔发泡 PTFE 膜具有疏油性。通过 在约 13.2g 去离子水中混合约 2.6g Witcolate ES2(30 ％溶液 )[ 美国康涅狄格州米 德 尔 伯 里 市 维 特 科 化 学 品 / 康 普 顿 公 司 (Witco Chemicals/Crompton Corporation， Middlebury， CT)]、 约 1.2g 1- 己醇 [ 美国密苏里州圣路易斯市西格玛 - 阿尔德里奇化 学公司 (Sigma-Aldrich Chemical Corporation， St.Louis， MO)] 和约 3.0g 含氟聚合物 [AG8025， 日本旭硝子玻璃公司 (Asahi Glass， Japan)] 配制粘合剂体系。用滚筒将所得混 合物手工涂覆到印刷微孔发泡 PTFE 膜上， 涂层重量约为 3g/m2。涂层在 190℃固化 2.5 分 钟。
所得的三层层压材料的疏油性印刷微孔发泡 PTFE 外膜表面的油级为 6。表 2 和 3 呈现了最终三层层压材料的一些性质和测试结果。层压材料的重量约为 3.3 盎司 / 码 2。
表 1- 薄膜的性质
薄膜实施例 质量 / 面积 (g/m2) M1 20 M2 30 M3 1817CN 102458822 A 密度 (g/cm3) 厚度 (μm) 格利值 ( 秒 ) 中流量孔径 (nm) 钢球式顶破负荷 (lbf) 最大负荷 (L/T/ 平均 )(N) 模量 (L/T/ 平均 )(MPa) MTS(L/T/ 平均 )(MPa) 韧性 (L/T/ 平均 )(MPa)
说0.66 30 21 200 20明书0.7 50 120 90 44 20/48/34 25/255/140 20/221/120 64/40/52 0.46 39 10 250 17 6/13/10 12/68/40 50/106/78 19/13/1614/18 页8/19/14 29/158/94 55/145/100 24/20/22表 2- 层压材料的性质
表 3- 层压材料的抗撕裂强度、 抗水静压、 阻燃性和断裂强度实施例 2
形成三层层压材料， 它包含朝外的外膜表面、 多孔内膜以及层压在两个膜层之间 的阻燃性纺织物， 其中内外膜表面均用黑色着色剂着色。
膜层用实施例 1 所述的微孔发泡 PTFE 薄膜制备。在如实施例 1 所述层压阻燃性 纺织物之前， 通过用含全氟烷基侧链的有机聚合物 ( 购自戈尔公司 ) 的水性乳胶处理多孔 膜表面， 使其具有疏油性， 所述水性乳胶根据美国专利第 5539072 号中的实施例 1B 制备， 它包含约 0.7 重量％的炭黑 [Vulcan XC72， 美国马萨诸塞州波士顿市卡博特公司 (Cabot Corporation， Boston， MA)]。所得的涂碳薄膜在 200℃干燥。干燥之后， 涂覆膜的油级为 6。 在薄膜上施涂疏油性涂层之后， 每个样品的格利值实质上没有变化， 表明孔仍然是开放的。 所得的经涂覆的发泡微孔 PTFE 薄膜在本文中称作膜层。
按照实施例 1 层压该膜层和阻燃性纺织物， 使用该实施例中所述的相同粘合剂和 粘合剂布置方式形成具有相同内外膜表面的三层层压材料。
最终的三层层压材料捆扎物具有黑色内外膜表面， 重约 3.3 盎司 / 码 2。测试层压 材料的光密性， 或者说透光百分率， 利用本文所述的透射光密度测试方法测量。 结果示于表 4 中。
表 4- 层压材料的透光率
实施例编号 2 3 5 7
透光百分率 0.01 0.01 0.01 5.0实施例 3
形成三层层状物， 它包含朝外的印刷外膜表面、 着黑色的多孔内膜以及层压在两 个膜层之间的阻燃性纺织物。
按照实施例 1 制备微孔膜。按照实施例 2 所用的方法将一个微孔发泡 PTFE 薄膜 层着成黑色， 形成着色膜层。如实施例 1 所述将着色膜层压到阻燃性纺织物上， 形成两层层 压材料。将按照实施例 1 制备的第二微孔薄膜层压到所述两层层压材料的阻燃性纺织物层 上， 形成三层层压材料。黑色膜构成所述层压材料的多孔内膜。 在所述三层层压材料与黑色膜层相背的一侧的膜表面上印刷沙漠伪装图案， 形成 印刷外膜表面。多孔外膜按照实施例 1 的方法印刷。最终的三层层压材料捆扎物具有着色 的内表面和印刷的外膜表面， 重量约为 3.3 盎司 / 码 2， 透光率约为 0.01％。
实施例 4
形成三层层压材料， 它包含朝外的疏油性印刷外膜表面、 着黑色的多孔内膜以及 层压在两个膜层之间的阻燃性纺织物。
按照以下方法在实施例 3 的三层层压材料的伪装印刷外膜表面上涂覆疏油性涂 层。印刷之后， 用 2- 丙醇 ( 美国密苏里州圣路易斯市西格玛 - 阿尔德里奇化学公司 ) 涂覆 层压材料的印刷外膜表面， 使印刷多孔外膜完全湿润。然后， 在不到 30 秒的时间内， 立即对 其涂覆含氟聚合物溶液， 所述溶液通过在约 14g 去离子水中混合约 6g 碳氟聚合物 (AG8025，
日本旭硝子玻璃公司 ) 来配制。用滚筒将混合物手工涂布到多孔外膜表面上， 涂层重量约 2 为 3g/m 。经涂覆的层压材料在约 180℃固化 2 分钟。
最终的三层层压材料具有着色的内膜表面和印刷的疏油性外膜表面， 其油级为 6， 2 重量约为 3.3 盎司 / 码 。
实施例 5
形成两层层压材料， 它包含朝外的外膜表面和阻燃性纺织物。
阻燃性纺织物是 1.5 盎司 / 码 2 的机织纺织物 (1.7 旦， 戈尔公司产品编号为 WCBZ000)， 其商品名为 Nomex Synergy Lite， 如实施例 1 所述。微孔发泡 PTFE 薄膜如实 施例 1 所述， 并按照实施例 2 所述的方法着色， 形成着色的外膜表面。
层压方法如下。利用实施例 1 所述的阻燃性热熔型潮气固化聚氨酯粘合剂， 并按 实施例 1 所述施涂该粘合剂， 将着色的多孔外膜层压到机织纺织物上。所得两层层压材料 2 重约 2.6 盎司 / 码 ， 其透光率约为 0.01％。磨损测试之后测试所述两层层压材料的防液 性， 结果示于表 5。其它结果示于表 2 和 3。
表 5- 层压材料在磨损前后的防液性 ( 苏特测试 )
实施例 6
形成两层层压材料， 它包含朝外的外膜表面和阻燃性纺织物。
提供了具有如表 1 所述性质的能够透过水蒸气和空气的微孔聚四氟乙烯 (PTFE) 薄膜 ( 薄膜在表中称作薄膜 M3)。按照实施例 1 的方法将所述薄膜层压到阻燃性纺织物层 ( 如实施例 1 所述 ) 上。
利用本文所述的防液性测试方法比较了实施例 5 的两层层压材料和实施例 6 的两 层层压材料。在 1000 次马丁代尔磨损循环后， 用薄膜 M3 制成的层压材料漏水。实施例 5 中制备的层压材料具有持久的防液性， 经过相同的磨损测试过程后没有渗漏。
实施例 7
形成两层层压材料， 它包含层合在一起的两块微孔发泡含氟聚合物膜。
按照实施例 1 制备具有如表 1 所示性质的第一微孔发泡 PTFE 薄膜 ( 称作薄膜 M1)， 该薄膜构成层压材料的外膜表面。所述薄膜按实施例 2 着黑色。提供第二 PTFE 薄膜， 该薄 膜用实施例 1 所述的 PTFE 树脂制备， 并用美国专利第 3953566 号所述方法发泡， 形成具有 如表 1 所示性质的微孔薄膜 ( 称作薄膜 M2)， 该薄膜构成两层层压材料的多孔内膜。
利用如实施例 1 所述的阻燃性热熔型潮气固化聚氨酯粘合剂层合这两块薄膜， 不 同的是该层压粘合剂含有 40 重量％而不是 20 重量％的实施例 1 所用的磷基添加剂， 使元 素磷的含量约占层压粘合剂总重的 6 重量％。利用离散点凹印式样施涂粘合剂， 提供 20％ 的粘合剂覆盖率。形成了具有着色外膜表面的层压材料。最终的两层层压材料重约 1.4 盎
司 / 码 2， 其透光率约为 5％。表 2 和 3 报告了层压材料的测试结果。
实施例 8
测试了外膜表面上具有疏油性涂层的层压材料的吸水性， 并与具有经涂覆的纺织 物外层的层压材料作了比较。
利用薄膜实施例 1 和上面实施例 1 中所述的机织纺织物制备实施例 8 的层压材 料， 薄膜按照下述方法涂覆疏油性涂层。用 2- 丙醇 ( 美国密苏里州圣路易斯市西格玛 - 阿 尔德里奇化学公司 ) 涂覆层压材料的薄膜面， 使得印刷膜完全湿润。然后， 在不到 30 秒的 时间内， 立即对其涂覆含氟聚合物溶液， 所述溶液通过在约 14g 去离子水中混合约 6g 碳氟 聚合物 (AG8025， 日本旭硝子玻璃公司 ) 来配制。用滚筒将所得混合物手工涂覆到膜表面 上， 涂层重量约为 3g/m2。经涂覆的层压材料在约 180℃固化 2 分钟。
比较样品 1 是包含尼龙纺织物 ( 织得很密 ) 的市售材料， 它在一面上具有微孔聚 氨酯， 在另一面上具有经久拒水 (DWR) 涂层。
在比较样品 1 的 DWR 面上测试吸水性， 其吸水率约为 11g/m2 ； 与之相比， 实施例 8 2 在膜面上测试， 其吸水率约为 3g/m 。
实施例 9
制作能够透气、 防液的单壁双人帐篷， 该帐篷由具有外膜表面的帐篷上部与帐篷 下部组成。
所述帐篷上部由按照实施例 3 制备的层压材料组成， 所述层压材料具有印刷外膜 表面、 着色的疏油性内表面以及位于二者之间的阻燃性纺织物。所述帐篷上部用缝纫接缝 缀合到下部， 在制作时， 使层压材料的伪装印刷外膜表面朝外， 构成帐篷的外膜表面， 而着 色的疏油性内膜表面构成帐篷的内部表面。
帐篷下部由三层层压材料组成， 所述三层层压材料由粘合到阻隔薄膜的一个面上 的阻燃性 Nomex Synergy Lite 纺织物 ( 如实施例 2 所述 ) 制成。阻隔薄膜的另一面粘合 到机织尼龙纺织物上 (1.5 盎司 / 码 2 的机织尼龙， 戈尔公司的产品编号是 WMUX337B)。帐 篷下部采用 “浴盆式” 底部设计， 以最大程度减少接缝与地面的接触。利用缝纫接缝缀合帐 篷上部和下部， 所述接缝用戈尔公司的接缝胶带 ( 戈尔公司的产品编号是 6GSAJ025BLKNM) 密封， 形成防液粘接。
将帐篷设计成双人帐篷， 其最大高度为 39 英寸， 底面长 86 英寸， 底面宽 46 英寸， 底面面积为 28 平方英尺。帐篷底面材料包住帐篷壁与帐篷底部之间形成的角落。帐篷底 面材料沿着帐篷壁向上延伸约 6 英寸， 形成帐篷下部。此实施例的帐篷在两端具有大约 2 英尺 x 3 英尺的门洞开口， 并在帐篷顶部任一侧具有大约 6 英寸 x 10 英寸的通风孔。
全尺寸双人帐篷捆扎成圆柱形之后的直径为 6 英寸， 捆扎成圆柱形之后的长度为 20 英寸。此捆扎成圆柱形的帐篷包括支柱在内的重量是 6.25 磅。
实施例 10
制作单壁单人帐篷， 该帐篷由具有外膜表面的帐篷上部与帐篷下部组成， 如图 6a 和 6b 所示。
帐篷上部由按照实施例 1 制备的层压材料组成。帐篷下部用缝纫接缝缀合， 制作 帐篷上部时， 使着色外膜表面朝外， 构成帐篷的外部膜表面。
帐篷下部由实施例 9 中用作帐篷下部的相同三层层压材料组成。帐篷下部采用“浴盆式” 底部设计， 以最大程度减少接缝与地面的接触。所述缝纫接缝用戈尔公司的接缝 胶带 ( 戈尔公司的产品编号是 6GSAJ025BLKNM) 密封， 形成防液粘接。所述缝纫接缝用接缝 胶带粘住的目的是确保防液性。此帐篷的尺寸可参见表 6。
帐篷底面材料包住帐篷壁与帐篷底部之间形成的角落。 帐篷底面沿着帐篷壁向上 延伸约 6 英寸， 使得帐篷下部与帐篷上部材料之间的接缝不在弯折处。此实施例的帐篷在 其侧面具有大约 2 英尺 x 4 英尺的门洞开口， 没有通风孔。
全尺寸单人帐篷捆扎成圆柱形后的直径为 4 英寸， 捆扎成圆柱形后的长度为 14 英 寸。此捆扎成圆柱形的帐篷包括支柱在内的重量是 2.2 磅。比较了此单人帐篷与现有的具 有类似设计的市售双壁帐篷 (Mountain Hardwear Sprite 1)( 这里称作 MHW)。
表 6- 单壁帐篷构造与市售双壁帐篷的比较
除了透气和防液外， 实施例 10 的单壁帐篷具有比商业帐篷更轻的重量和更小的 捆扎体积。
虽然本文阐述和描述了本发明的具体实施方式， 但本发明并不限于这些阐述和描 述。应理解， 在所附权利要求书的范围内， 改变和改进可包括在本发明中， 作为本发明的一 部分实施。