專利名稱：防水的且水蒸氣可透過的衣服的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有可控濕氣和水分控制能力的衣服。受權(quán)利要求書保護(hù) 和公開的本發(fā)明在外衣中具有特定應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在雨天和其他潮濕條件下穿著的防護(hù)服應(yīng)能夠通過防止水分滲入到衣 服中并通過使汗水從穿著者身上蒸發(fā)到大氣中來保持穿著者干燥。確實(shí)允 許汗液蒸發(fā)的"可透氣的"材料易于被雨水濕透，因此它們無法做到真正 的防水。油布、涂覆有聚氨酯的織物、聚氯乙烯薄膜以及其他材料是防水 的，但無法獲得令人滿意的汗水蒸發(fā)效果。
已用硅氧烷、碳氟化合物以及其他防水劑處理過的織物通常允許汗水
蒸發(fā)，但防水能力有限；在極低的壓力下水會(huì)滲透這些織物，并且在摩擦 或機(jī)械撓曲時(shí)常會(huì)自發(fā)滲漏。雨衣必須能承受雨淋和暴風(fēng)雨的沖擊力，并 能承受在衣服折疊和褶皺中產(chǎn)生的壓力。
普遍認(rèn)為衣服必須是"可透氣的"以達(dá)到穿著舒適的效果。有助于衣 服舒適度的兩個(gè)因素包括透過或未透過衣服的空氣量，以及從內(nèi)部透到 外部的汗水量，以使得內(nèi)衣不會(huì)變濕，從而實(shí)現(xiàn)自然蒸發(fā)冷卻的效果。然 而，即便是最新開發(fā)的采用微孔薄膜的可透氣織物制品，如果要控制透氣 率，往往也會(huì)限制濕氣透過率。
現(xiàn)行許多防水結(jié)構(gòu)包括應(yīng)用疏水涂層的多層織物結(jié)構(gòu)。該織物結(jié)構(gòu)通 常由織造織物層、納米纖維網(wǎng)類型的微孔層、以及另一織造材料或編織材 料層制成。該微孔層是用來提供目標(biāo)應(yīng)用必需的合適透氣率和濕氣透過率 的構(gòu)造的功能層。有關(guān)這種構(gòu)造的實(shí)例，可參見美國(guó)專利5,217,782 、 4,535,008、 4， 560, 611和5， 204, 156。
如果要將疏水性涂層施加到織物結(jié)構(gòu)，那么該領(lǐng)域的現(xiàn)行技術(shù)均完全 適用于該應(yīng)用。需要能以較低的成本和較高的生產(chǎn)率來提供可接受水平的防水性和高濕氣透過率的織物。
已知的是，衣服要想穿著舒適，就必須適應(yīng)身體對(duì)熱調(diào)節(jié)的生理需 要。在溫暖的環(huán)境中，熱能必須從身體上散發(fā)。這主要通過以下組合來實(shí)
現(xiàn)直接熱傳導(dǎo)，其傳導(dǎo)熱量離開身體穿過織物和皮膚表面上的空氣層； 對(duì)流，其通過流動(dòng)空氣以及由汗水從皮膚表面蒸發(fā)的冷卻效果使熱量離開 身體。顯著抑制熱傳遞的衣服會(huì)導(dǎo)致熱和水分的積聚，這會(huì)導(dǎo)致由發(fā)熱、 發(fā)粘、濕粘和/或出汗感覺引起的不適。在極端情況下，例如，其中防護(hù) 服會(huì)抑制在溫暖潮濕環(huán)境下開展活動(dòng)期間充分的熱調(diào)節(jié)，此類衣服的不足 之處不僅會(huì)導(dǎo)致不適，還會(huì)導(dǎo)致危及生命的熱應(yīng)力。鑒于此原因，很多情 況下，衣服的不足之處使得活動(dòng)受限制，以便避免由熱應(yīng)力造成的后果。
研究表明，對(duì)溫暖潮濕環(huán)境中的體力活動(dòng)具有最少限制的最舒適衣服 為最能通過與環(huán)境進(jìn)行空氣交換的機(jī)理而透氣的那些。(Bernard, T. E. , N. W. Gonzales, N. L. Carroll, M. A. Bryner和J. P. Zeigler. "Sustained work rate for five clothing ensembles and the relationship to air permeability and moisture vapor transmission rate." American Industrial Hygiene Conference, Toronto, 1999年6 月 ；N.W.Gonzales,"Maximum Sustainable Work for Five Protective Clothing Ensembles and the Effects of Moisture Vapor Transmission RatesandAirPermeability"Master's Thesis, College of Public Health, University of South Florida, 1998年12 月)。
體力活動(dòng)會(huì)使織物和衣服撓曲。如果織物具有足夠低的氣流阻力，那 么該撓曲會(huì)產(chǎn)生抽吸作用，其會(huì)前后推拉空氣穿過織物。通過此機(jī)理，衣 服內(nèi)載有熱汽的空氣與環(huán)境空氣的交換將提供顯著的冷卻效果。對(duì)由相同 剪裁制成但在溫暖潮濕條件(溫度32°C、相對(duì)濕度60%)下氣流阻力差異 較大的防護(hù)服進(jìn)行的測(cè)試顯示由具有最小氣流阻力的織物制成的衣服可 反復(fù)地允許受試者實(shí)現(xiàn)較高水平的活動(dòng)而不會(huì)引起熱應(yīng)力。相反，由具有 最大氣流阻力的織物制成的衣服會(huì)將同 一 受試者的體力活動(dòng)限制到最低水 平以避免熱應(yīng)力。由具有中等氣流阻力的織物制成的衣服允許受試者實(shí)現(xiàn) 中等水平的活動(dòng)而無熱應(yīng)力。該中等活動(dòng)水平與織物的氣流阻力息息相關(guān)。
顯然，在其中身體必須傳遞熱量和水分以保持舒適度或避免熱應(yīng)力的 條件下，希望衣服由具有低氣流阻力的織物制成。
衣服提供環(huán)境中的危險(xiǎn)防護(hù)。防護(hù)服賦予的防護(hù)程度取決于衣服阻隔 特性的有效性。如果阻隔功能是為了防止環(huán)境微粒或流體滲入到衣服中而 接觸到穿著者，那么阻隔易于與織物孔徑相關(guān)聯(lián)。最有效的阻隔通常具有 最小孔徑。
遺憾的是，較小的孔徑通常也會(huì)導(dǎo)致較高的氣流阻力。在上面引用的 研究中，具有最高阻隔性能的衣服具有最低的氣流滲透性，反之亦然。因 此，在衣服中提供有效阻隔防護(hù)的能力以及提供低氣流阻力(即高氣流滲 透性)的能力在同一衣服中是逆相關(guān)的。
微孔薄膜已用于阻隔材料以實(shí)現(xiàn)極高流體靜壓頭阻隔性能，但卻以透 氣性為代價(jià)，使得它們的透氣率低至不可接受的程度，從而導(dǎo)致含有此類 薄膜的織物讓穿著者感覺不適。
本發(fā)明涉及一種用于衣服的層狀材料，該材料可以在具有高蒸汽透過 率的情況下提供可控的防水性。
發(fā)明概述
在第一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及具有透過濕氣的能力同時(shí)為穿著者防 水的防水可透氣衣服，該衣服包括與納米纖維層相鄰并且呈面對(duì)面關(guān)系的 第一外層織物層構(gòu)成的復(fù)合織物，其中納米纖維層包括至少一個(gè)聚合物納
米纖維的多孔層，納米纖維具有介于約50nm至約IOOO腿之間的數(shù)均直 徑，介于約lg/m2和約100g/m2的基重，并且復(fù)合織物具有介于約 1. 2mVm7min和約7. 6m7mVmin之間的弗雷澤透氣率、大于約500g/mV天 的濕氣透過率、以及至少約50cm水柱的靜壓頭。
發(fā)明詳述
術(shù)語"納米纖維層"和"納米纖維網(wǎng)，，在本文中可互換使用，并指納 米纖維的非織造纖維網(wǎng)。
如本文所用，術(shù)語"納米纖維"是指數(shù)均直徑或橫截面小于約1000nm，甚至小于約800nm，甚至介于約50nm和500nm之間，并且甚至介 于約100和400nm之間的纖維。如本文所用，術(shù)語"直徑"包括非圓形形 狀的最大橫截面。
術(shù)語"非織造材料"是指包括多根無規(guī)分布的纖維的纖維網(wǎng)。纖維通 常可以彼此粘結(jié)，或者可以不粘結(jié)。纖維可以是人造短纖維或連續(xù)纖維。 纖維可包含一種材料或多種材料，也可以是不同纖維的組合或者是分別包 含不同材料的類似纖維的組合。
"熔噴纖維"是指通過以下方法形成的纖維將熔融熱塑性材料通過 許多細(xì)小的、通常為圓形的模具毛細(xì)管擠成熔融線或長(zhǎng)絲，然后進(jìn)入會(huì)聚 的通常為熱的和高速的氣體(如空氣)流中，使熔融熱塑性材料的長(zhǎng)絲變 細(xì)并形成纖維。在熔噴工藝期間，熔融長(zhǎng)絲的直徑通過牽伸空氣減小至所 需尺寸。之后，熔噴纖維由高速氣流攜帶并沉積在收集表面上以形成無規(guī) 分散的熔噴纖維的纖維網(wǎng)。這樣的工藝在例如授予Buntin等人的美國(guó)專 利3,849,241、授予Lau的美國(guó)專利4,526, 733、和授予Dodge, II等人 的美國(guó)專利5， 160， 746中有所公開，所有專利據(jù)此以引用方式并入本文。 熔噴纖維可以為連續(xù)的或不連續(xù)的。
"壓延"是將纖維網(wǎng)穿過兩個(gè)輥之間的輥隙的過程。輥可以彼此接
輥和硬輥之間形成。"軟輥"是指在為了保持兩輥在壓延機(jī)中接觸而施加 的壓力下會(huì)變形的輥。"硬輥"是具有下述表面的輥，該表面在工藝壓力 下不會(huì)發(fā)生對(duì)工藝或產(chǎn)品產(chǎn)生顯著影響的變形。"無圖案的"輥是指在能 夠制造它們的過程中具有平滑表面的輥。當(dāng)纖維網(wǎng)穿過輥隙時(shí)，沒有點(diǎn)或 圖案使得可在纖維網(wǎng)上特意生成圖案，這不同于點(diǎn)粘合輥。
所謂"衣服"是指由使用者穿著以保護(hù)使用者身體的某些部位免受氣 候或體外環(huán)境中的其他因素影響的任何物品。例如外套、夾克、帽子、手 套、鞋子、襪子、和襯衫均被認(rèn)為是符合該定義的衣服。
在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種具有維持高濕氣透過率的能力并 同時(shí)控制液態(tài)水滲透的防水衣服。該衣服包括納米纖維層，該納米纖維層 繼而包括至少一層聚合物納米纖維的多孔層，所述聚合物納米纖維具有介 于約lg/n)2和約100g/iT^之間的基重。本發(fā)明還包括一種衣服，該衣服包括與納米纖維層相鄰并且呈面對(duì)面 關(guān)系的第一織物層構(gòu)成的復(fù)合材料，并且任選地還包括第二織物層，該第 二織物層與納米纖維層相鄰并且呈面對(duì)面關(guān)系并位于納米纖維層的與第一 織物層相對(duì)的側(cè)面上。
本發(fā)明的衣服還具有不大于約7. 6m3/mVmin的弗雷澤透氣率，以及根 據(jù)ASTM E-96B方法測(cè)得的大于約500g/mV天的濕氣透過率，以及至少約 50厘米水柱(cmwc)的靜壓頭。
非織造纖維網(wǎng)可主要包括或僅包括通過靜電紡紗生成的納米纖維，例 如通過傳統(tǒng)的靜電紡紗或電吹，在某些情況下通過熔噴法生成。傳統(tǒng)的靜 電紡紗是美國(guó)專利4,127,706中所述的技術(shù)，該專利全文并入本文中，其 中向溶液中的聚合物施加高電壓以生成納米纖維和非織造墊。非織造纖維 網(wǎng)還可以包括熔噴纖維。
用于制造納米纖維網(wǎng)的"電吹"工藝公開于世界專利公布WO 03/080905中，該文獻(xiàn)全文以引用方式并入本文。包含聚合物和溶劑的聚 合物溶液流從儲(chǔ)罐喂入噴絲頭的一 系列紡絲噴嘴，向噴嘴施加高電壓并且 聚合物溶液通過噴嘴被排出。同時(shí)，任選加熱的壓縮空氣由空氣噴嘴排 出，空氣噴嘴設(shè)置在紡絲噴嘴的側(cè)面或周邊。通常向下引導(dǎo)空氣，以形成 吹氣流，所述吹氣流包裹住新排出的聚合物溶液并將其前送，并且有助于 形成纖維網(wǎng)，所述纖維網(wǎng)被收集在真空室上方的接地多孔收集帶上。電吹 方法允許在相對(duì)短的時(shí)間周期內(nèi)形成商用尺寸和數(shù)量的納米纖維網(wǎng)，所述 納米纖維網(wǎng)的基重超過約lgsm，甚至高達(dá)約40gsm或更大。
本發(fā)明的織物層可以布置在收集器上以便收集和混合在織物上紡成的 納米纖維網(wǎng)，以便可將該復(fù)合材料用作本發(fā)明的織物。
可用于形成本發(fā)明的納米纖維網(wǎng)的聚合物材料并未特別限制，并包括 加聚物和縮聚物材料，例如聚縮醛、聚酰胺、聚酯、聚烯烴、纖維素醚和 酯、聚烯化硫、聚亞芳基氧化物、聚砜、改性的聚砜聚合物以及它們的混 合物。這些種類中優(yōu)選的材料包括交聯(lián)和非交聯(lián)形式的、不同水解程度 (87%至99.5%)的聚(氯乙烯)、聚曱基丙烯酸曱酯(和其他丙烯酸類樹 脂)、聚苯乙烯、以及它們的共聚物(包括ABA型嵌段共聚物)、聚(偏 二氟乙烯)、聚(偏二氯乙烯)、聚乙烯醇。優(yōu)選的加成聚合物趨于是玻璃狀的(Tg高于室溫)。聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯聚合物混合
物或合金或低結(jié)晶度的聚偏氟乙烯和聚乙烯醇材料便是如此。 一類優(yōu)選的
聚酰胺縮聚物為尼龍材料，例如尼龍-6、尼龍-6，6、尼龍6， 6-6, 10等 等。當(dāng)通過熔噴法形成本發(fā)明的聚合物納米纖維網(wǎng)時(shí)，可使用能夠熔噴形 成納米纖維的任何熱塑性聚合物，包括例如聚(對(duì)苯二曱酸乙二酯)的聚 酯，以及聚酰胺，例如上述尼龍聚合物。
理特性。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，將初生納米纖維網(wǎng)喂入兩個(gè)無圖案 的輥之間的輥隙中，其中一個(gè)輥是無圖案的軟輥， 一個(gè)輥是無圖案的硬 輥，硬輥的溫度保持在L和乙之間，其中Tg在本文中被定義為聚合物由 玻璃態(tài)向橡膠態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度，L在本文中被定義為聚合物開始熔融的溫 度，以使得納米纖維網(wǎng)的納米纖維在穿過壓延輥隙時(shí)處于塑性狀態(tài)。輥的 組成和硬度可以變化以生成織物的所需最終使用特性。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí) 施方案中， 一個(gè)輥為硬金屬，例如不銹鋼，另一個(gè)是軟金屬或聚合物涂覆 的輥或硬度小于洛氏B 70的復(fù)合材料輥。纖維網(wǎng)在兩個(gè)輥之間的輥隙中 的停留時(shí)間由纖維網(wǎng)的線速度控制，所述線速度優(yōu)選地介于約lm/min和 約50m/min之間，并且兩輥之間的占有距離為纖維網(wǎng)與雙輥同時(shí)接觸時(shí)的 縱向距離。該占有距離受施加在兩輥之間的輥隙處的壓力控制，并通常以 輥的每線性橫向尺寸上的力來測(cè)定，所述占有距離優(yōu)選地介于約lmm和約 30mm之間。
此外，納米纖維網(wǎng)可被拉伸，任選地同時(shí)加熱至納米纖維聚合物的Tg 和最低乙之間的溫度。拉伸可以在將纖維網(wǎng)喂入壓延輥中之前和/或之后 進(jìn)行，可以在縱向或橫向上進(jìn)行，或在這兩個(gè)方向上同時(shí)進(jìn)行。
將常規(guī)親水性聚合物納米纖維的納米纖維;沉積到收集/支撐纖維網(wǎng)上， 然后通過疏水處理(例如碳氟化合物材料)處理該纖維網(wǎng)的納米纖維。將 涂覆材料以極薄的層來施加時(shí)，幾乎不會(huì)導(dǎo)致下面的纖維網(wǎng)的透氣性能發(fā) 生任何變化，例如提交于2002年6月26曰、共同未決的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng) 60/391,864中所述。作為另夕l、一種選擇，可將形成的納米纖維網(wǎng)浸入涂層 材料(例如含氟表面活性劑)的溶液中，然后干燥。在本發(fā)明的 一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，氟化表面活性劑為由杜邦公司生
產(chǎn)的Zonyl⑧系列表面活性劑中的一種。
多種天然和合成織物是已知的，并且可用作本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)織物 層，例如用于構(gòu)造服裝，例如運(yùn)動(dòng)服、耐用外衣和戶外用品、防護(hù)服等 (例如手套、圍裙、皮套褲、褲子、靴子、防潮鞋罩(gators)、襯衫、 夾克、外套、襪子、鞋子、內(nèi)衣、背心、高筒防水膠靴或褲、帽子、橡膠 長(zhǎng)手套、睡袋、帳篷等)。通常，設(shè)計(jì)用作結(jié)實(shí)耐用的外衣的衣服由相對(duì) 疏松織造織物構(gòu)成，該織物由具有相對(duì)低強(qiáng)度或韌度的天然和/或合成纖 維(例如尼龍、棉、羊毛、絲綢、聚酯、聚丙烯酸類、聚烯烴等)制成。 每種纖維的拉伸強(qiáng)度或韌度可以小于約8克/旦尼爾(gpd),更典型地小于 約5gpd，并且在一些情況下小于約3gpd。此類材料可具有多種有益特 性，例如可染性、透氣性、亮度、舒適度、以及在某些情況下的耐磨性。
可使用不同的編織結(jié)構(gòu)和不同的編織密度來形成幾種可供選擇的織造 復(fù)合織物，作為本發(fā)明的組成?？墒褂镁幙椊Y(jié)構(gòu)例如平紋結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)平紋 結(jié)構(gòu)(具有雙或多經(jīng)線和/或綿線)、斜紋結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)斜紋結(jié)構(gòu)(具有雙 或多經(jīng)線和/或綿線)、緞面結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)緞面結(jié)構(gòu)(具有雙或多經(jīng)線和/或 綿線)、針織物、氈、抓絨和針刺結(jié)構(gòu)。拉伸織造結(jié)構(gòu)、格子布、多臂織 物、和提花織物也適用于本發(fā)明。
納米纖維網(wǎng)粘結(jié)到織物層表面的一部分上，并且可以通過本領(lǐng)域的技
術(shù)人員已知的任何方式粘結(jié)到織物層，例如通過粘合、加熱、使用超聲場(chǎng) 或通過溶劑粘合。在一個(gè)實(shí)施方案中，納米纖維網(wǎng)粘合性地粘結(jié)使用聚 合物粘合劑例如聚氨酯的溶液，然后使溶劑蒸發(fā)。在另一個(gè)實(shí)施方案中， 當(dāng)納米纖維網(wǎng)直接靜電紡紗至織物層上時(shí)，剩余的靜電紡紗溶劑將用于實(shí) 現(xiàn)溶劑粘合。 實(shí)施例
靜水壓頭或"靜壓頭"(hydrohead) (ISO 811)是對(duì)織物阻止水滲透 的能力的方便量度。其以將液態(tài)水強(qiáng)行通過織物所需的壓力來表示，該壓 力以厘米水柱(cmwc)為單位。已知的是，靜壓頭取決于孔徑的倒數(shù)。較小 的孔徑產(chǎn)生較高的靜壓頭，而較大的孔徑產(chǎn)生較低的靜壓頭。在下述測(cè)量 中，使用每分鐘60cmwc的緩變率。法(ASTM D737)來衡量。在此測(cè) 量法中，向適當(dāng)夾住的織物樣本施加124. 5N/m2 (0.5英寸水柱)的壓力 差，對(duì)所產(chǎn)生的空氣流動(dòng)速率進(jìn)行測(cè)量，并稱之為弗雷澤滲透率或更簡(jiǎn)單 地稱為"弗雷澤"(Frazier)。在本文中，弗雷澤滲透率以m3/m2/min為 單位來記錄。高弗雷澤對(duì)應(yīng)于高氣流滲透率，而低弗雷澤對(duì)應(yīng)于低氣流滲 透率。
衣著的另 一個(gè)重要參數(shù)是織物將濕氣從夾克內(nèi)部排出的能力。該參數(shù) 稱作濕氣透過率(MVTR)。 ^使用ASTM E96 B方法測(cè)試納米纖維網(wǎng)的MVTR, 并以g/mV天為單位來記錄。
如果樣本經(jīng)受了壓延，那么壓延過程是在1.5磅每線性英寸(pli)的 壓力和125。C的溫度下進(jìn)行的。
除非另外指明，含氟表面活性劑處理是通過浸蘸與擠壓方法，使用 0.6%的己醇作為潤(rùn)濕劑，在400g水浴(其中納米纖維網(wǎng)的雙面均完全浸 入水浴中)中進(jìn)行的。然后將納米纖維網(wǎng)在139°C的烘箱中干燥三分鐘。
實(shí)施例1
制備了由170gsm的4立伸尼龍平織織物(可4尋自Rose City Textiles in Portland, Oregon)和納米纖維網(wǎng)制成的雙層織物構(gòu)造，納米纖維網(wǎng) 由尼龍6,6制成并具有l(wèi)Ogsm (克/平方米)的基重。使用"288圖案"凹 版輥施加60psi的壓力，通過使用溶劑型聚氨酯粘合劑將尼龍織造織物層 壓到納米纖維網(wǎng)上來制備雙層織物構(gòu)造。然后，使用調(diào)聚氟化表面活性劑 (Zonyl 7040, DuPont， Wilmington, DE)來處理最終的雙層織物構(gòu) 造，該表面活性劑以8%的固體(原樣)溶于水浴中。使用浸蘸與擠壓方 法(其中織物構(gòu)造的雙面均完全浸入水浴中)來施加Zonyl (可從E. I. du Pont de Nemours and Company商購獲4尋)。纟求后3夸jt匕只又層才勾造通過電 加熱的烘箱，烘箱溫度為140。C,停留時(shí)間為2分45秒。
該雙層織物構(gòu)造具有190cmwc的靜壓頭，以及1397g/m7天的MVTR。
比4交實(shí)施例1
使用Zonyl 7040以如上所述的相同方式處理單層平織拉伸尼龍，并 測(cè)試靜壓頭。不具有非織造納米纖維網(wǎng)的單層織造尼龍具有僅33cmwc的 靜壓頭和1916g/m7天的MVTR。從實(shí)施例1和比較實(shí)施例1可以看出，當(dāng)與耐用防水涂層聯(lián)合使用 時(shí)，納米纖維網(wǎng)可顯著增大織物構(gòu)造的靜壓頭。此外，如果需要，靜壓頭 可通過對(duì)混合納米纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)的后處理而進(jìn)一步增大。
實(shí)施例2
對(duì)由尼龍6，6制成、具有25gsm基重的單層納米纖維網(wǎng)進(jìn)行壓延，然 后使用Zonyl 7040以8%的固體(原樣)進(jìn)行處理。然后對(duì)該處理過的 納米纖維網(wǎng)測(cè)試靜壓頭。第 一試驗(yàn)未使用任何類型的納米纖維網(wǎng)支撐系 統(tǒng)，所得的靜壓頭為48cmwc。對(duì)于第二試驗(yàn)，將每側(cè)邊緣上都具有兩個(gè)襯 墊的粗糙支撐篩網(wǎng)放置在測(cè)試夾具中的納米纖維網(wǎng)上。使用該篩網(wǎng)來防止 施加靜水壓時(shí)納米纖維網(wǎng)發(fā)生膨脹。使用該粗糙支撐篩網(wǎng)所得的靜壓頭為 166cmwc 。對(duì)于第三和第四試驗(yàn)，使用篩孔細(xì)得多的支撐篩網(wǎng)來控制測(cè)試 期間納米纖維網(wǎng)的膨脹。使用此細(xì)孔支撐篩網(wǎng)所得的靜壓頭分別為 244cmwc和269cmwc。
實(shí)施例3
使用Zonyl 7040以8%的固體(原樣)處理由尼龍6,6制成、具有 25gsm基重的單層納米纖維網(wǎng)。第一試驗(yàn)不使用任何類型的納米纖維網(wǎng)支 撐系統(tǒng)，所得的靜壓頭為40cmwc。對(duì)于第二、第三和第四試驗(yàn)，將細(xì)孔支 撐篩網(wǎng)放置在測(cè)試夾具中的納米纖維網(wǎng)的頂部以阻止納米纖維網(wǎng)在測(cè)試期 間發(fā)生膨脹。所得的,爭(zhēng)壓頭為202cmwc、 214cmwc和202cmwc。 MVTR為 1730g/m2/天。
實(shí)施例4
對(duì)由尼龍6，6制成、具有25gsm基重的單層納米纖維網(wǎng)進(jìn)行壓延，然 后使用Zonyl 7040以16%的固體(原樣)進(jìn)行處理。第一試驗(yàn)不使用任 何類型的納米纖維網(wǎng)支撐系統(tǒng)，所得的靜壓頭為46. 5cmwc。對(duì)于第二和第 三試驗(yàn)，將細(xì)孔支撐篩網(wǎng)放置在測(cè)試夾具中的納米纖維網(wǎng)的頂部以阻止納 米纖維網(wǎng)發(fā)生膨脹。所得的靜壓頭分別為292cmwc和326cmwc。對(duì)于第四 試-驗(yàn)，將170gsm的4立伸尼龍平織織物(得自Rose City Textiles, Portland, Oregon)方文置在測(cè)試夾具中的納米纖維網(wǎng)的頂部以阻止納米纖 維網(wǎng)發(fā)生膨脹。所得的靜壓頭為173cmwc。對(duì)于第五試驗(yàn)，在測(cè)試夾具 中，將兩片壓延過的納米纖維網(wǎng)彼此層疊，然后用細(xì)孔支撐篩網(wǎng)覆蓋。所得的靜壓頭為550匿c。 MVTR為1586g/m7天。 實(shí)施例5
使用Zonyl 7040以16%的固體(原樣)來處理由尼龍6, 6制成、具 有25gsm基重的單層納米纖維網(wǎng)。第一和第二試驗(yàn)均使用細(xì)孔支撐篩網(wǎng)來 阻止納米纖維網(wǎng)在測(cè)試夾具中發(fā)生膨脹。所得的靜壓頭分別為266cmwc和 282cmwc。對(duì)于第三試^r，通過以下方式再次處理納米纖維網(wǎng)對(duì)納米纖 維網(wǎng)再次使用浸蘸和擠壓方法，然后再次于139°C的烘箱中干燥三分鐘。 隨后使用FX3000靜壓頭測(cè)試儀對(duì)經(jīng)過兩次處理的納米纖維網(wǎng)測(cè)試靜壓 頭。在測(cè)試夾具中使用細(xì)孔支撐篩網(wǎng)來阻止納米纖維網(wǎng)在測(cè)試期間發(fā)生膨 脹。所得的靜壓頭為290cmwc。 MVTR為1708g/mV天。
實(shí)施例6
對(duì)由尼龍6, 6制成、具有25gsm基重的單層納米纖維層進(jìn)行壓延，然 后使用Zonyl 7040以16%的固體(原樣)進(jìn)行處理。所有三次試驗(yàn)均在 測(cè)試夾具中使用細(xì)孔支撐篩網(wǎng)來阻止納米纖維網(wǎng)在測(cè)試期間發(fā)生膨脹。所 產(chǎn)生的靜壓頭為490厘米水柱(cmwc)、 454cmwc和586cmwc。 MVTR為 1701g/m7天。
實(shí)施例7
對(duì)由尼龍6，6制成、具有25gsm基重的單層納米纖維網(wǎng)進(jìn)行壓延，然 后使用Zonyl 7040以28%的固體(原樣)、使用0.6%的己醇作為潤(rùn)濕 劑、在200g水浴中進(jìn)行處理。在第一、第二和第三試驗(yàn)中，將細(xì)孔篩網(wǎng) 用于測(cè)試夾具中的納米纖維網(wǎng)上，以阻止納米纖維網(wǎng)在測(cè)試期間發(fā)生膨 脹。所得的靜壓頭分別為372cmwc、 300cmwc和318cmwc。在第四和第五試 驗(yàn)中，將兩片處理過的納米纖維網(wǎng)彼此層疊在測(cè)試夾具中，然后用細(xì)孔支 撐篩網(wǎng)覆蓋。所得的靜壓頭分別為360cmwc和509cmwc。平均MVTR為 1660g/m7天。
實(shí)施例8
對(duì)由尼龍6,6制成、具有25gsm基重的單層納米纖維網(wǎng)進(jìn)行壓延，然 后使用Zonyl 7040以28%的固體(原樣)、使用0.6%的己醇作為潤(rùn)濕 劑、在200g水浴中進(jìn)行處理。對(duì)于第一試驗(yàn)，在測(cè)試夾具中使用細(xì)孔支 撐篩網(wǎng)來控制納米纖維網(wǎng)在測(cè)試期間發(fā)生的膨脹。所產(chǎn)生的靜壓頭為600c隨c。對(duì)于第二試驗(yàn)，將兩片納米纖維網(wǎng)彼此層疊，并使用細(xì)孔支撐 篩網(wǎng)來測(cè)試。所產(chǎn)生的靜壓頭為750cmwc。
上述樣本的MVTR數(shù)據(jù)遠(yuǎn)高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并證明可向非織造納米纖維 網(wǎng)施加耐用防水處理而不會(huì)將MVTR降至不可接受的水平。
權(quán)利要求
1. 一種具有透過濕氣的能力并同時(shí)為穿著者防水的防水可透氣衣服，所述衣服包括與納米纖維層相鄰并且呈面對(duì)面關(guān)系的第一外層織物層構(gòu)成的復(fù)合織物，其中所述納米纖維層包括至少一個(gè)聚合物納米纖維的多孔層，所述納米纖維具有介于約50nm至約1000nm之間的數(shù)均直徑，介于約1g/m2和約100g/m2之間的基重，并且所述復(fù)合織物具有介于約1.2m3/m2/min和約7.6m3/m2/min之間的弗雷澤透氣率、大于約500g/m2/天的濕氣透過率、以及至少約50cm水柱的靜壓頭。
2. 權(quán)利要求1的衣服，其中所述納米纖維層和所述第一織物層在它們 表面的 一部分上彼此粘結(jié)。
3. 權(quán)利要求2的衣服，其中使用溶劑基粘合劑來粘結(jié)所述各層。
4. 權(quán)利要求2的衣服，其中將所述納米纖維層直接靜電紡紗到第一織 物層的表面上，并且使用來自靜電紡紗工藝中的剩余溶劑來粘結(jié)所 述層。
5. 權(quán)利要求1的衣服，其中所述納米纖維層包含聚合物的納米纖維， 所述聚合物選自聚縮醛、聚酰胺、聚酯、纖維素醚、纖維素酯、 聚烯化硫、聚亞芳基氧化物、聚砜、改性的聚砜聚合物和它們的混 合物。
6. 權(quán)利要求1的衣服，其中所述納米纖維層包含聚合物的納米纖維， 所述聚合物選自交聯(lián)和非交聯(lián)形式的下列物質(zhì)聚(氯乙烯)、聚曱 基丙烯酸曱酯、聚苯乙烯、和它們的共聚物、聚(偏二氟乙烯)、聚 (偏二氯乙烯)、聚乙烯醇。
7. 權(quán)利要求5的衣服，其中所述聚合物選自尼龍-6、尼龍-6,6、和尼 龍6, 6-6， 10。
8. 權(quán)利要求l的衣服，其中所述納米纖維層被壓延。
9. 權(quán)利要求8的衣服，其中所述納米纖維層在與所述第一織物層接觸 的同時(shí)凈皮壓延。
10. 權(quán)利要求1的衣服，其中使用氟化表面活性劑來處理所述納米纖維 層。
11. 權(quán)利要求1的衣服，其中所述第一織物層由選自下列物質(zhì)的材料織造尼龍、棉、羊毛、絲綢、聚酯、聚丙烯酸類、聚烯烴、以及它 們的組合。
12. 權(quán)利要求l的衣服，其中所述第一織物層由韌度小于約8克/旦尼爾 (gpd)的纖維織造。
全文摘要
本發(fā)明公開了具有高濕氣透過率區(qū)域同時(shí)保持防水性的防水衣服。所述衣服具有粘結(jié)至織物層并與其呈面對(duì)面關(guān)系的納米纖維層。任選地，鄰近所述納米纖維層并與其面對(duì)面地粘結(jié)第二織物層，并且所述第二織物層位于所述納米纖維層的與所述第一織物層相對(duì)的一側(cè)。所述衣服具有下述區(qū)域，所述區(qū)域具有不大于約7.6m³/m²/min的弗雷澤透氣率、根據(jù)ASTME-96B方法測(cè)得的大于約500g/m²/天的濕氣透過率、以及至少約50cm水柱的靜壓頭。
文檔編號(hào)A41D31/02GK101534667SQ200780040958
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月3日
發(fā)明者G·B·帕爾默, J·A·孔利, J·R·古克特, R·A·梅林 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司