МИКРОПОРИСТЫЕ ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ И КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ВКЛЮЧАЮЩИЕ ПОКРЫТЫЕ ТКАНЫЕ И/ИЛИ НЕТКАНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, И СПОСОБ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК C08J5/18 B32B27/12 

Настоящее изобретение относится к микропористым воздухопроницаемым материалам, включающим тканевый слой, например тканый ленточный материал, покрытый полимерной пленкой. Эти материалы удобны в использовании, например, в качестве строительных и конструкционных материалов, таких как гидроветроизоляционные материалы, кровельное основание и покрытие. Настоящее изобретение также относится к методам создания таких воздухопроницаемых материалов.

Строительная промышленность использует ткани, полимерные пленки и другие подобные тонколистовые материалы, обычные для опорных, изолирующих, герметизирующих, и/или различных защитных компонентов здания во время его строительства. Примеры данных тонколистовых материалов включают гидроветроизоляцию, оберточные пиломатериалы, кровельное основание, покрытие и так далее. Данные материалы должны быть прочными и крепкими для того, чтобы выдержать суровые условия производственных процессов. Во многих случаях эти материалы должны быть водоотталкивающими, чтобы защитить внутреннюю часть здания от повреждения от влаги; однако также желательно, чтобы материалы были воздухопроницаемыми для того, чтобы дать возможность водяному пару, образовавшемуся в здании (например, пар, выдыхание, испаряющаяся вода), улетучиться вместо того, чтобы скапливаться внутри здания, вызывая повреждения от влаги и другие соответствующие проблемы. Данные строительные материалы могут также играть роль в изолировании здания. Наконец, конечно, желательно иметь материалы, доступные по разумной стоимости.

Например, гидроветроизоляционные материалы используются для защиты здания от повреждений от воды и ветра во время строительства, особенно при холодном климате. Обычно гидроветроизоляционные материалы закреплены или прикреплены к наружной поверхности каркаса или обшивки на стенах зданий. Гидроветроизоляционные материалы должны быть водопроницаемы для прохождения водяного пара через стену, к которой прикреплена пленка, и предотвращения повреждения от воды или тому подобного. С одной стороны, гидроветроизоляционные материалы должны быть достаточно непроницаемы для воздуха и жидкостей для предохранения стены от ветра и дождя или других осадков. Далее, гидроветроизоляционные материалы должны иметь соответствующую прочность при растяжении и такие физические свойства, как прочность на изгиб, растяжение, прочность на разрыв, усадка и пробивная прочность для предотвращения повреждений во время установки и облегчения устойчивости к внешним факторам.

Для обеспечения гидроветроизоляционных материалов и других воздухопроницаемых материалов, пригодных для строительства и одинаковой эксплуатации при тяжелых режимах, достаточными прочностью и жесткостью, также желательно использовать прочные и/или жесткие нетканые и/или тканые материалы.

В патенте США №4929303 описаны воздухопроницаемые гидроветроизоляционные материалы, которые включают воздухопроницаемую пленку, образованную из линейного полиэтилена низкой плотности, и нетканый материал, образованный из волокон с перекрестной укладкой. Воздухопроницаемая пленка образуется в результате литьевого формования исходной пленки на вал, вытягивания исходной пленки для придания проницаемости, нагревания нетканого материала, и прессования нагретого нетканого материала в пленку для соединения этого материала и воздухопроницаемой пленки. Вследствие данных последовательных этапов обработки производство описанных гидроветроизоляционных материалов может быть довольно тяжелым и дорогостоящим.

В заявке на патент США 2004/0016502 А1 описаны воздухопроницаемые материалы, которые включают слой ткани малого удлинения, покрытый микропористым покрытием, включающим кристаллическую полимерную композицию и наполнитель. В этой заявке также раскрыты способы экструзионного покрытия ткани малого удлинения микропористо-формованным полимерным покрытием с последующим постепенным растяжением покрытой ткани для выполнения полимерного покрытия микропористым. Данное изобретение имеет преимущество производства в одностадийном процессе. Однако изобретение требует капитальных затрат на оборудование для установки или установок постепенного растяжения, и постоянных эксплуатационных расходов, связанных с работой такого оборудования постепенного растяжения.

Таким образом, существует потребность в создании улучшенных воздухопроницаемых материалов, включая те, которые могут использовать относительно прочные или жесткие тканые или нетканые материалы, и способов облегчения производства таких материалов.

Следовательно, объектом изобретения является обеспечение новых воздухопроницаемых материалов, которые преодолевают различные недостатки известного уровня техники и которые особенно удобны для использования в назначениях, требующих высокой прочности, таких как строительство. Дополнительным объектом является обеспечение новых способов создания таких воздухопроницаемых материалов.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, изобретение направлено на воздухопроницаемые материалы, включающие слой ткани и слой полимерной пленки на нем, слой полимерной пленки, включающий композицию полимера и наполнитель, в котором воздухопроницаемый материал подвергся физическому воздействию для того, чтобы сделать слой полимерной пленки микропористым так, что СПВП воздухопроницаемого материала больше 50 г/м²·24 ч, и в котором воздухопроницаемый материал имеет первичный размер по длине и первичный размер по ширине до указанного физического воздействия и вторичный размер по длине и вторичный размер по ширине после указанного физического воздействия, причем вторичный размер по длине не более чем на 2% больше, чем первичный размер по длине, и вторичный размер по ширине не более чем на 2% больше, чем первичный размер по ширине.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения, изобретение направлено на способы создания воздухопроницаемых материалов. Способы включают образование слоя полимерной пленки, включающего композицию полимера и наполнитель; присоединение слоя полимерной пленки к слою ткани для образования слоистого материала; и применение физического воздействия на слоистый материал для того, чтобы сделать слой полимерной пленки микропористым так, что СПВП получаемого воздухопроницаемого материала больше 50 г/м²·24 ч; причем воздухопроницаемый материал имеет первичный размер по длине и первичный размер по ширине до указанного физического воздействия и вторичный размер по длине и вторичный размер по ширине после указанного физического воздействия, при этом вторичный размер по длине не более чем на 2% больше, чем первичный размер по длине, и вторичный размер по ширине не более чем на 2% больше, чем первичный размер по ширине.

Согласно изобретению воздухопроницаемые материалы являются предпочтительными в том, что они проявляют желаемое сочетание прочности, воздухопроницаемости и непроницаемость для жидкости, и могут быть легко произведены по методам изобретения. Данные и дополнительные объекты и преимущества, обеспеченные воздухопроницаемыми материалами, строительными и конструкционными материалами, и способы изобретения будут более полно различимы в связи с последующим подробным описанием.

Подробное описание будет более полно понято с учетом чертежей, на которых:

на Фиг.1 показана горизонтальная проекция ленты тканого материала, использованного в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, с увеличенным участком ткани;

на Фиг.2 показана горизонтальная проекция подложки, покрытой тканой лентой, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, с увеличенным участком покрытой подложки;

на Фиг.3 показана предложенная модель образования микропоры в соответствии с примером осуществления изобретения;

на Фиг.4 показан стандартный процесс нанесения покрытия экструзионным способом; и

на Фиг.5-11 показаны различные способы, в которых предложенная подложка может быть сделана микропористой в соответствии с изобретением.

Настоящее изобретение направлено на воздухопроницаемые материалы для использования в различных применениях. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, воздухопроницаемые материалы удобны для использования в качестве строительных и конструкционных материалов, включая, но не ограничиваясь, гидроветроизоляционные материалы, покрытие или кровельное основание. Однако специалист в данной области техники узнает из настоящего описания другие особенные применения и использования воздухопроницаемых материалов, которые находятся в рамках изобретения.

В данном описании используются следующие термины:

* «Пленка» относится к материалу в листовой форме, где размеры материала в направлениях x (длина) и y (ширина) значительно больше, чем размер в z (толщина) направлении. Пленки имеют z-направление толщины в диапазоне от 1 мкм до 1 мм.

* «Слоистый материал» в качестве существительного относится к многослойной структуре из листовых материалов, уложенных и связанных таким образом, что слои в основном одинакового протяжения по ширине самого узкого листа материала. Слои могут включать пленки, ткани или другие материалы в листовой форме, или комбинацию из них. К примеру, слоистый материал может быть структурой, включающей слой пленки и слой ткани, связанных вместе по их ширине таким образом, что два слоя остаются соединенными как один лист при обычном использовании. Слоистый материал может быть также назван композитом или материалом с покрытием. «Слоистый материал» в качестве глагола относится к процессу, по которому образуется такая многослойная структура.

* «Совместная экструзия» относится к процессу создания многослойных полимерных пленок. Когда многослойная полимерная пленка изготовлена процессом совместной экструзии, каждый полимер или смесь полимеров, включающая слой пленки, плавится самостоятельно. Расплавленные полимеры могут быть наслоены на внутренней поверхности головки для экструзии, и слои расплавленных полимерных пленок экструдируют с головки по существу одновременно. В соэкструдированных полимерных пленках отдельные слои пленки связаны вместе, но остаются в основном несмешанными и различаются как слои внутри пленки. Это отличается от смешанных многокомпонентных пленок, в которых полимерные составляющие смешаны для образования по существу гомогенной смеси или гетерогенной смеси полимеров, которые экструдированы в один слой.

* «Ламинирование способом экструзии» или «нанесение покрытия экструзией» относятся к процессам, при помощи которых пленку расплавленного полимера экструдируют на твердую подложку для покрытия подложки полимерной пленкой и соединения вместе подложки и пленки.

* «Прочность материала» или «прочность при растяжении» относятся к механическим свойствам материала при растяжении, как измерено ASTM D-882 «Механические свойства при растяжении тонкой полимерной пленки». Если не указано иначе, «прочность материала» или «прочность при растяжении» относятся конкретно к прочности на разрыв и % удлинения при разрыве.

* «Воздухопроницаемость» относится к материалу, который обеспечивает прохождение паров воды или пара. Для настоящего изложения материал считается воздухопроницаемым, если материал имеет скорость проницаемости водяных паров (СПВП) 50 г/м²·24 ч, как измерено ASTM E96A.

* «Размер» - это расстояние или длина измерения известного количества материала в данном направлении. Размер, который измерен, может являться шириной, длиной, толщиной, наклоном и тому подобное. При измерении размера материала целый кусок материала может быть измерен (т.е. от края до края) или могут быть измерены обозначенная часть или сегмент материала, если указанная обозначенная часть или сегмент были правильно отмечены или иным образом указаны так, что измерение может быть повторено в том же самом месте.

* «Растяжение» относится к процессу, по которому одно или более измерений листового материала неизменно (т.е. необратимо) увеличивают в результате применения силы натяжения, тяги или сжатия. Известны различные способы растяжения листовых материалов, включая ориентацию направления экструзии (ОНЭ), инкрементальное растяжение, и растяжку в раме. При растяжении листового неэластичного материала, растянутый материал будет увеличиваться в размере, параллельном направлению растяжения. К примеру, если кусок неэластичной полимерной пленки нарезать на прямоугольники размером 5,08 см на 15,24 см (2 дюйма на 6 дюймов), и затем растянуть пленку параллельно «длинному» направлению, пленка станет длиннее на 6 дюймов после того, как была растянута. Для данного изложения материал, который увеличивается больше чем на 2% в размере, параллельном приложенной силе растяжения, считается «растянутым».

Согласно изобретению воздухопроницаемые материалы включают слой ткани и микропористое покрытие на нем. Ткань должна иметь структуру, которая не блокирует часть поверхности покрытия и, следовательно, не закрывает или блокирует микропоры на поверхности покрытия. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, ткань, как правило, имеет открытую структуру, такую как решетка, сетка или рыхлая ткань. Для многих строительных и конструкционных материалов часто желательно, чтобы ткань была образована из материала или материалов, которые также являются относительно прочными и жесткими. К примеру, в выбранных вариантах, ткань может проявлять прочность при растяжении, по крайней мере, 137,1 КПа (20 фунт/дюйм²), как измерено ASTM D-882.

Слой ткани может быть как тканым или нетканым материалом, так и может быть сочетанием тканого материала или нетканого материала по желанию. Слой ткани может включать натуральные волокна, такие как хлопок, шелк, пенька, лен и т.д., или ткань может включать волокна или нити синтетических полимерных материалов, таких как полиолефины, полиамиды, полиэфиры, полиакрилаты, искусственный шелк или другие волокнообразующие полимеры. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, тканью является нетканый или тканый материал, образованный из одного или нескольких полиолефинов, к примеру полиэтилена, полипропилена, или их комбинации. В другом варианте осуществления настоящего изобретения, ткань включает направленные полимерные ленты, свободно вплетенные в ткань. Такие материалы являются коммерчески доступными от Propex Fabrics, Inc., Austell, Georgia под торговым названием PROPEX®. Ткани марки PROPEX® и похожие материалы от других производителей доступны в нескольких сортах, имеющих разнообразные сочетания физических свойств, удобных для использования в изобретении. Например, лента тканого материала может включать полипропиленовые или полиэтиленовые ленты, свободно вплетенные в ткань, имеющую вес основного компонента от примерно 0,3 до примерно 0,4 унц/ярд², (9,7 г/м² до примерно 12,9 г/м²), более предпочтительно от примерно 1,0 до примерно 2,5 унц/ярд², (80,5 г/м²), самое предпочтительное от примерно 1,5 до примерно 2,0 унц/ярд² (48,3 г/м² до примерно 64,4 г/м²).

Другие тканые и/или нетканые материалы, известные в технике, могут быть использованы в качестве тканевого слоя воздухопроницаемых материалов изобретения. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, тканевый слой является нетканым материалом, включающим беспорядочно уложенные формованные волокна, формованный полиолефин, такой как полиэтилен, полипропилен или их комбинация. Соответствующие формованные нетканые материалы могут иметь основную массу равную или больше 0,3 унц/ярд² (9,7 г/м²). В более точном варианте, ткань представляет собой нетканый материал, включающий формованный полипропилен, имеющий основную массу равную или больше 1 унц/ярд² (32,2 г/м²), и более точно, формованный полипропилен, имеющий основную массу равную или больше 1,5 унц/ярд² (48,75 г/м²). Формованные нетканые материалы, пригодные для использования в воздухопроницаемых материалах, могут иметь волоконные динье от 2 до 15, более точно от 10 до 12, причем формованные ткани, имеющие волоконные динье на высшем уровне этого диапазона, являются предпочтительными для прикладного использования, такого как гидроветроизоляционные материалы. Такие формованные нетканые материалы известны в технике и коммерчески доступны, например, у Reemay, Inc. под торговым названием TYPAR®.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения, тканью является нетканый материал, включающий полиолефиновую открытую сетку с перекрестной укладкой волокон. В более точном варианте, ткань представляет собой нетканый материал, включающий полиэтиленовую открытую сетку с перекрестной укладкой волокон. Такие ткани коммерчески доступны у Atlanta Nisseki CLAF под торговым названием CLAF®. Ткани марки CLAF® доступны в нескольких сортах, имеющих разнообразные сочетания физических свойств, удобных для использования в изобретении. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, ткань представляет собой нетканый материал, включающий полиэтиленовую открытую сетку с перекрестной укладкой волокон, имеющий основную массу, равную или больше 0,4 унц/ярд² (12,9 г/м²).

В другом варианте осуществления настоящего изобретения, тканью является нетканый слой, включающий тонкий формованный нетканый материал, такой как тонкий формованный нетканый материал из полиэтилена высокой плотности, коммерчески доступный у фирмы DuPont под торговым названием TYVEK®. Тонкие формованные нетканые материалы доступны в диапазоне общих масс и пригодны для использования в воздухопроницаемых материалах изобретения. В определенных вариантах, тонкие формованные нетканые материалы будут иметь общую массу в диапазоне от примерно 0,7 (22,54 г/м²) до примерно 4 унц/ярд² (128,8 г/м²).

Нетканые ленточные материалы получают экструдированием пленки желаемого полимерного материала. Пленка нарезается узкими полосками, также называемыми лентами, затем ленты растягиваются, чтобы придать направление полимерным материалам. Ориентация делает полимерные ленты более прочными в растягивающем направлении. Затем эти ленты вплетают в ткань, подобно тому, как могут быть вплетены волокна. Ленты могут быть вплетены по любой известной модели плетения. На Фиг.1 показан типичный нетканый ленточный материал 20. Материал образован из отдельных лент 22, показанных на увеличенном участке фигуры.

Тканые ленточные материалы характеризуются отчасти наличием малой связи или ее отсутствием между отдельными лентами 22, вплетенными в ткань. Эти ленточные материалы также склонны иметь довольно гладкие поверхности, и отдельные ленты 22 могут перемещаться и скользить относительно друг друга по мере того, как перемещают саму ткань. Если тканый ленточный материал 20 покрыт полимерной пленкой 30, показанной на Фиг.2, пленка 30 придаст прочности тканому ленточному материалу 20. Однако, если пленочное покрытие 30 относительно тонкое, отдельные тканые ленты 22 смогут по-прежнему скользить или перемещаться относительно друг друга. Не желая быть ограниченными теорией, исследователи полагают, что, если тканый ленточный материал 20 покрыт образующим микропоры полимерным покрытием 30 для образования настоящей покрытой подложки 10, это перемещение отдельных лент 22 может создать местное растяжение, достаточное для образования в покрытии микропор между лентами. На Фиг.3 изображено одно из представлений этого местного растяжения, которое, как полагают исследователи, может иметь место. Отдельные тканые ленты 22 перемещали относительно друг друга. При этом ленты растянули покрытие 30 в зонах 35 между лентами.

Это движение тканых лент 22 может быть достигнуто сгибанием, кручением, тереблением или изгибанием покрытой подложки 10 под давлением, фактически без растяжения основной покрытой тканой ленточной подложки или без подвергания покрытой подложки силе растяжения, такой как инкрементальное растяжение.

Микропористое покрытие 30, которым снабжена ткань 20 в воздухопроницаемой подложке 10 изобретения, включает полимерную композицию и наполнитель. Полимеры, пригодные для полимерной композиции покрытия, включают любые термопластичные полимеры или смесь из таких полимеров, которые могут быть экструдированы в пленку. Такие полимеры включают, но не ограничены ими, полиолефины, полиэфиры, полиамиды, термопластичные полиуретаны, поливинилхлорид, полистирол и сополимеры данных полимеров. Предпочтенные для настоящего изобретения полимерные композиции включают, но не ограничены ими, полиэтилен и сополимеры полиэтилена, полипропилен и сополимеры полипропилена, и полиэтилентерефталат и другие сополимеры полиэтилентерефталата, и другие сополимеры. Полимерная композиция также может включать смеси полимеров.

Подходящие наполнители для использования в соответствующих пленочных покрытиях включают, но не ограничены ими, разнообразные органические и/или неорганические материалы. В специальном варианте, наполнитель может включать один или более тонкоизмельченных неорганических материалов, таких как оксиды металлов, гидроксиды металлов, карбонаты металлов и подобные. Предпочтенные наполнители включают, но не ограничены ими, карбонат кальция, сульфат бария, диатомную землю, тальк, диоксид титана и их смеси. Размер частицы наполнителя можно выбирать для того, чтобы влиять на размер микропор в покрытии и, следовательно, на воздухопроницаемость конечного материала. Как правило, подходит наполнитель, имеющий средний размер частиц от 0,5 до 5 микрон, хотя также могут быть использованы наполнители меньшего или большего размера. Наполнитель может включать поверхностные покрытия для того, чтобы облегчить дисперсию наполнителя в полимерной композиции, чтобы увеличить водоотталкивающую способность наполнителя, и/или чтобы увеличить несовместимость наполнителя с полимерной композицией и образование микропор около наполнителя. Соответствующие поверхностные покрытия включают, но не ограничены ими, органические кислоты, такие как стеариновая или бегеновая кислота, соли органических кислот, такие как стеарат кальция, жирные кислоты и их соли, неионные поверхностно-активные вещества и подобные таким покрытиям.

Наполнитель включают в микропористое покрытие в соответствующем количестве, чтобы обеспечить желаемую воздухопроницаемость. В общем, наполнитель может быть применен в количестве от 25 до 75 процентов массы на общую массу микропористого покрытия.

Покрытие 30 может быть образовано в виде одного слоя или многих слов на ткани. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, покрытие включает один слой пленки, которая, как описано далее ниже, может быть нанесена на ткань экструзионным способом покрытия. В последующем варианте, покрытие включает составной слой (из двух или более слоев) пленки, образованной, например, способами соэкструзионного или последовательного экструзионного покрытия двух или более пленочных слоев, где каждый слой включает различную композицию полимерной пленки. В этом варианте, по крайней мере, один из пленочных слов включает полимерную композицию и наполнитель, но не требуется, хотя и допускается, чтобы все пленочные слои включали полимерную композицию и наполнитель. В специальном варианте, покрытие включает трехслойную слоистую пленку, образованную соэкструзионным ламинированием внутреннего слоя, включающего одну полимерную композицию и наполнитель, между двумя внешними слоями, образованными из другой полимерной композиции. К примеру, внутренний слой может включать полипропилен и наполнитель, тогда как внешние слои составлены из полиэтилена и наполнителя. В другом специальном варианте, внутренний и внешние слои могут включать один и тот же полимер, но различные количества наполнителя. К примеру, внутренний слой может включать полипропилен и 35% наполнителя, и внешние слои могут включать полипропилен и 50% наполнителя.

По выбору, в соответствии с изобретением воздухопроницаемые материалы могут, кроме того, включать двойной тканевый слой, например тканый или нетканый материал, в котором микропористый пленочный слой расположен между первым и вторым тканевым слоем. Соответственно, второй тканевый слой может быть той же формы и состава, что и первый тканевый слой, или второй тканевый слой может быть другой формы и/или состава. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, второй тканевый слой включает формованные нетканые материалы, например формованный полипропилен.

Согласно изобретению воздухопроницаемость материалов может быть контролируема так, как требуется для предполагаемого применения материалов. При использовании в качестве строительных и конструкционных материалов, таких как гидроветроизоляционные, предложенные воздухопроницаемые материалы соответственно имеют скорость проницаемости водяных паров больше чем 50 г/м²·24 ч, более определенно свыше 150 г/м²·24 ч, как измерено в соответствии с ASTM E96A. Как правило, материалам, используемым для строительных и конструкционных целей, не требуются высокие скорости проницаемости водяных паров и часто они имеют скорость проницаемости водяных паров менее 2000 г/м²·24 ч. В других вариантах, материалы имеют скорость проницаемости водяных паров менее 1500, 1000 или 500 г/м²·24 ч. Ясно, однако, что материалы, имеющие скорость проницаемости водяных паров выше 2000 г/м²·24 ч, в равной степени находятся в рамках изобретения.

Другим важным свойством строительных и конструкционных материалов является их устойчивость к ударным жидкостям, таким как вода. Сопротивление воде может быть измерено тестированием гидростатического напора материала таким методом, как AATCC 127. Для данных материалов, используемых в строительной и конструкционной отраслях, приемлем гидростатический напор выше 55 см по AATCC 127 испытанию.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, воздухопроницаемая покрытая подложка 10 производится способом экструзионного покрытия ткани 20 с составом, включающим полимерную композицию и наполнитель для образования покрытия 30 на ткани, и воздействующим на покрытую подложку 10, чтобы сделать покрытие микропористым. К примеру, как показано на Фиг.4, используя хорошо известные в технике методы, покрытие в форме пленки 30 может быть экструдировано из экструдера 32 через головку 34 в зазоре, образованном между валками 36 и 38. Экструзия проводится при температуре, равной температуре плавления полимерной композиции покрытия или выше, как правило, порядка около 400-500°F (204,4-260°С). Обычно зазор образован между металлическим валком 36 и резиновым валком 38. Доставляют слой ткани 20, например подают с вальца 26, и покрывающая пленка 30 и ткань 20 пропускаются через зазор между валками для приклеивания покрытия к поверхности ткани. По выбору доставляют второй тканевый слой 25, например подают с вальца 27, и также пропускают через зазор между валками для приклеивания покрытия к поверхности второй ткани. Затем получаемая покрытая ткань 10 подвергается дополнительным физическим воздействиям для выполнения покрытия микропористым.

Как отмечалось выше, полимерная композиция, в сочетании с наполнителем, станет микропористой под действием относительно малой степени перемещения, кручения, каландрования или иной физической обработки покрытого тканого ленточного материала. Исследователи обнаружили, что, удивительно, небольшое натяжение, примененное к покрытой подложке 10 во время кручения, является достаточным для того, чтобы сделать покрытую подложку воздухопроницаемой. Дополнительное физическое воздействие на подложку 10, такое как сгибание, кручение или наклонение, может быть использовано для улучшения воздухопроницаемости покрытой подложки. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, показанном на Фиг.5, покрытую подложку 10 перемещают по направляющим роликам 40, чтобы многократно ее согнуть. В дополнительном варианте, показанном на Фиг.6, покрытую подложку 10 подвергают скручивающему воздействию путем перемещения по направляющим роликам 40 и зажимам 50, установленным под углом друг к другу. В дополнительном варианте, показанном на Фиг.7, покрытая подложка 10 может перемещаться по направляющим валикам 40 и зажимам 50, слегка наклоненным относительно плоскости ориентации направляющего устройства, так что подложка находится под действием небольшой наклоняющей силы. В дополнительном варианте, показанном на Фиг.8, покрытая подложка 10 может перемещаться по искривленному вальцу или балке 70, чтобы согнуть подложку. В уже дальнейшем варианте, показанном на Фиг.9, покрытую подложку 10 каландруют плющильным валиком 80, чтобы сжать и затем освободить подложку. Плющильный валик 80 может быть гладким или рельефным. В уже дальнейшем варианте, показанном на Фиг.10, покрытую подложку 10 пропускают через калиброванные валки 90 для того, чтобы согнуть, но необязательно растянуть, подложку. В уже дальнейшем варианте, показанном на Фиг.11, покрытую подложку 10 направляют на направляющие валики 40 и затем допускают на излом через край 102 пластины 102 с закругленной кромкой малого диаметра, чтобы согнуть или перегнуть подложку. В качестве альтернативы, кромка 102, через которую сгибается подложка 10, может быть снабжена вращающимся стержнем малого диаметра. В уже дальнейшем варианте, покрытая подложка 10 может быть подвергнута тепловой обработке, такой как отжиг, для перемещения подложки с перепадом температур. В уже дальнейшем варианте, покрытая подложка 10 может быть подвергнута продольному и/или поперечному направлению растяжения. Однако нет необходимости растягивать покрытую тканую подложку для того, чтобы сделать ее воздухопроницаемой.

Таким образом, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, получаемый материал имеет первичный размер по длине и первичный размер по ширине до указанного физического воздействия и вторичный размер по длине и вторичный размер по ширине после указанного физического воздействия, где вторичный размер по длине не более чем на 2% больше, чем первичный размер по длине, и вторичный размер по ширине не более чем на 2% больше, чем первичный размер по ширине.

Нижеследующие примеры предназначены для иллюстрации настоящего изобретения. Эти примеры, однако, не ограничивают область настоящего изобретения.

Пример 1

Данный пример демонстрирует воздухопроницаемую подложку в соответствии с изобретением, которая включает многослойное микропористое покрытие. 35 г/м² трехслойное «АВА» соэкструдированное пленочное покрытие нанесено экструзией на 1,0 унц/ярд² (32,2 г/м²) полипропиленовый тканый ленточный материал. Каждый «А» слой покрытия включает 4,5 г/м² слой, образованный из композиции, включающей 50% карбоната кальция, 43% полипропилена, 4% полиэтилена низкой плотности, 1% маточной смеси оксида кальция, 1% антиоксиданта и 1% УФ стабилизатора. Внутренний «В» слой покрытия является 26 г/м² слоем и включает 52% карбоната кальция, 23% линейного полиэтилена низкой плотности, 22% полиэтилена высокой плотности, 1% маточной смеси оксида кальция, 1% антиоксиданта и 1% УФ стабилизатора. Покрытый тканый ленточный материал подвергается физическому действию непосредственно путем пропускания его через ряд металлических направляющих валиков при 200 футах в минуту (60 м/мин). СПВП покрытой подложки было найдено равным 93 г/м²·24 ч, как измерено ASTM E-96A.

Пример 2

В данном примере описана воздухопроницаемая подложка в соответствии с изобретением, которая включает единственный слой микропористого покрытия. 20 г/м² пленочное покрытие нанесено экструзией на 34 г/м² ПЭ/ПЭТ двусовмещенный формованный нетканый материал. Покрытие включает композицию, включающую 50% карбоната кальция, 43% линейного полиэтилена низкой плотности, 4% полиэтилена низкой плотности, 1% маточной смеси оксида кальция, 1% антиоксиданта и 1% УФ стабилизатора. Покрытый нетканый материал подвергается физическому действию непосредственно путем пропускания его через ряд металлических направляющих валиков при 200 футах в минуту (60 м/мин.). СПВП покрытой подложки было найдено равным 189 г/м²·24 ч, как измерено ASTM E-96A.

Пример 3

В данном примере описана воздухопроницаемая подложка в соответствии с изобретением, которая включает многослойное микропористое покрытие на композиционной ткани. 41 г/м² трехслойное «АВА» соэкструдированное пленочное покрытие нанесено экструзией на 45 г/м² композиционную ткань. Каждый «А» слой покрытия включает 4,5 г/м² слой, образованный из композиции, включающей 50% карбоната кальция, 43% полипропилена, 4% полиэтилена низкой плотности, 1% маточной смеси оксида кальция, 1% антиоксиданта и 1% УФ стабилизатора. Внутренний «В» слой покрытия является 26 г/м² слоем и включает 52% карбоната кальция, 23% линейного полиэтилена низкой плотности, 22% полиэтилена высокой плотности, 1% маточной смеси оксида кальция, 1% антиоксиданта и 1% УФ стабилизатора. 45 г/м² композиционная ткань слоистого материала включает 26 г/м² формованный полипропилен, адгезивно наслоенный на 18 г/м² ПЭТ сетку с 1 г/м² адгезии. Покрытое полотно подвергается физическому действию непосредственно путем пропускания его через ряд металлических направляющих валиков при 200 футах в минуту (60 м/мин). СПВП покрытой подложки было найдено равным 72 г/м²·24 ч, как измерено ASTM E-96A.

Специальные чертежи и варианты, описанные здесь, осуществимы только по своему характеру и не предназначены быть ограничением изобретения, определенного формулой изобретения. Дальнейшие варианты и примеры будут наглядны для среднего специалиста, ввиду данной спецификации, и находятся в рамках заявленного изобретения.

Воздухопроницаемый материал включает тканевый слой и слой полимерной пленки на нем. Слой полимерной пленки включает полимерную композицию и наполнитель, где воздухопроницаемый материал был подвергнут физическому воздействию, чтобы сделать слой полимерной пленки микропористым, таким что СПВП воздухопроницаемого материала больше 50 г/м² · 24 ч, и где воздухопроницаемый материал имеет первичный размер по длине и первичный размер по ширине до указанного физического воздействия и вторичный размер по длине и вторичный размер по ширине после указанного физического воздействия, где вторичный размер по длине не более чем на 2% больше, чем первичный размер по длине, и вторичный размер по ширине не более чем на 2% больше, чем первичный размер по ширине. Заявлены также методы создания воздухопроницаемого материала с указанными свойствами. 4 н. и 45 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Воздухопроницаемый материал, включающий тканевый слой и расположенный на нем слой полимерной пленки, включающий полимерную композицию и наполнитель, в котором воздухопроницаемый материал был подвергнут физическому воздействию, чтобы сделать слой полимерной пленки микропористым, таким, что скорость проницаемости водяных паров (СПВП) воздухопроницаемого материала больше 50 г/м² · 24 ч, причем воздухопроницаемый материал имеет первичный размер по длине и первичный размер по ширине до физического воздействия и вторичный размер по длине и вторичный размер по ширине после физического воздействия, при этом вторичный размер по длине не более чем на 2% больше, чем первичный размер по длине и вторичный размер по ширине не более чем на 2% больше, чем первичный размер по ширине.

2. Воздухопроницаемый материал по п.1, в котором тканевый слой включает тканый ленточный материал.

3. Воздухопроницаемый материал по п.1, в котором тканевый слой включает формованный нетканый материал.

4. Воздухопроницаемый материал по п.1, в котором тканевый слой включает тонкий формованный нетканый материал.

5. Воздухопроницаемый материал по п.1, в котором тканевый слой включает сетчатую ткань с перекрестной укладкой волокон, холст или сетку.

6. Воздухопроницаемый материал по п.1, в котором тканевый слой включает материал, выбранный из группы, состоящей из хлопка, полотна, шерсти, льна, шелка, пеньки и их комбинаций.

7. Воздухопроницаемый материал по п.1, в котором тканевый слой включает материал, выбранный из группы, состоящей из полиолефинов, полиамидов, полиэфиров, полиакрилатов, искусственного шелка и их комбинаций.

8. Воздухопроницаемый материал по п.7, в котором тканевый слой включает материал, выбранный из группы, состоящей из полиэтилена, полипропилена и их сочетаний.

9. Воздухопроницаемый материал по п.1, в котором тканевый слой имеет основной вес от 0,3 до 4 унц/ярд² (от 9,7 г/м² до 128,8 г/м²).

10. Воздухопроницаемый материал по п.1, в котором слой полимерной пленки включает полимерную композицию, выбранную из группы, состоящей из полиолефинов, полиэфиров, полиамидов, термопластичных полиуретанов, поливинилхлорида, полистирола, их сополимеров и сочетаний из них.

11. Воздухопроницаемый материал по п.10, в котором слой полимерной пленки включает полимерную композицию, выбранную из группы, состоящей из полиэтилена, полипропилена и их сочетаний.

12. Воздухопроницаемый материал по п.1, в котором наполнитель выбран из группы, состоящей из карбоната кальция, сульфата бария, диатомитовой земли, талька, оксида титана и смеси из них.

13. Воздухопроницаемый материал по п.1, в котором физическое воздействие выбрано из группы, включающей изгибание, сгибание, кручение, теребление, наклонение, сжатие, нагревание, свертывание и их комбинации.

14. Воздухопроницаемый материал по п.1, дополнительно включающий двойной тканевый слой, в котором слой полимерной пленки находится между первым тканевым слоем и вторым тканевым слоем.

15. Воздухопроницаемый материал, включающий слой тканого ленточного материала с основным весом от 0,3 до 4 унц/ярд² (9,7 г/м² до 128,8 г/м²) и микропористый слой полимерной пленки, включающий полимерную композицию и наполнитель, в котором воздухопроницаемый материал был подвергнут физическому воздействию, чтобы сделать слой полимерной пленки микропористым, таким что СПВП воздухопроницаемого материала больше 50 г/м² · 24 ч, причем воздухопроницаемый материал имеет первичный размер по длине и первичный размер по ширине до физического воздействия и вторичный размер по длине и вторичный размер по ширине после физического воздействия, при этом вторичный размер по длине не более чем на 2% больше чем первичный размер по длине и вторичный размер по ширине не более чем на 2% больше чем первичный размер по ширине.

16. Воздухопроницаемый материал по п.15, в котором слой тканого ленточного материала выбран из группы, состоящей из хлопка, полотна, пеньки, полиолефинов, полиамидов, полиэфиров, полиакрилатов, искусственного шелка и их комбинаций.

17. Воздухопроницаемый материал по п.16, в котором слой тканого ленточного материала включает материал, выбранный из группы, состоящей из полиэтилена, полипропилена и их сочетаний.

18. Воздухопроницаемый материал по п.15, в котором слой тканого ленточного материала имеет основной вес от 1,0 до 2,5 унц/ярд² (от 32,2 г/м² до 80,5 г/м²).

19. Воздухопроницаемый материал по п.15, в котором слой тканого ленточного материала имеет основной вес от 1,5 до 2,0 унц/ярд² (от 48,75 г/м² до 64,4 г/м²).

20. Воздухопроницаемый материал по п.15, в котором слой полимерной пленки включает полимерную композицию, выбранную из группы, состоящей из полиолефинов, полиэфиров, полиамидов, термопластичных полиуретанов, поливинилхлорида, полистирола, их сополимеров и сочетаний из них.

21. Воздухопроницаемый материал по п.20, в котором слой полимерной пленки включает полимерную композицию, выбранную из группы, состоящей из полиэтилена, полипропилена и их сочетаний.

22. Воздухопроницаемый материал по п.15, в котором наполнитель выбран из группы, состоящей из карбоната кальция, сульфата бария, диатомитовой земли, талька, оксида титана и смеси из них.

23. Воздухопроницаемый материал по п.15, в котором физическое воздействие выбрано из группы, включающей изгибание, сгибание, кручение, теребление, наклонение, сжатие, нагревание, свертывание и их комбинации.

24. Воздухопроницаемый материал по п.15, дополнительно включающий тканевый слой, в котором слой полимерной пленки находится между слоем тканого ленточного материала и тканевого слоя.

25. Способ изготовления воздухопроницаемого материала, включающего слоистый материал из тканевого слоя и слоя полимерной пленки на нем, в котором
а) образуют слой полимерной пленки, включающий полимерную композицию и наполнитель;
b) присоединяют слой полимерной пленки к тканевому слою для образования слоистого материала; и
с) оказывают физическое воздействие на слоистый материал, чтобы сделать слой полимерной пленки микропористым, таким что СПВП получаемого воздухопроницаемого материала больше 50 г/м² · 24 ч;
причем воздухопроницаемый материал имеет первичный размер по длине и первичный размер по ширине до физического воздействия и вторичный размер по длине и вторичный размер по ширине после физического воздействия, при этом вторичный размер по длине не более чем на 2% больше чем первичный размер по длине и вторичный размер по ширине не более чем на 2% больше чем первичный размер по ширине.

26. Способ по п.25, в котором тканевый слой включает тканый ленточный материал.

27. Способ по п.25, в котором тканевый слой включает формованный нетканый материал.

28. Способ по п.25, в котором тканевый слой включает тонкий формованный нетканый материал.

29. Способ по п.25, в котором тканевый слой включает сетчатую ткань с перекрестной укладкой волокон, холст или сетку.

30. Способ по п.25, в котором тканевый слой включает материал, выбранный из группы, состоящей из хлопка, полотна, шерсти, льна, шелка, пеньки и их комбинаций.

31. Способ по п.25, в котором тканевый слой включает материал, выбранный из группы, состоящей из полиолефинов, полиамидов, полиэфиров, полиакрилатов, искусственного шелка и их комбинаций.

32. Способ по п.25, в котором тканевый слой включает материал, выбранный из группы, состоящей из полиэтилена, полипропилена и их сочетаний.

33. Способ по п.25, в котором тканевый слой имеет основной вес от 0,3 до 4 унц/ярд² (от 9,7 г/м² до 128,8 г/м²).

34. Способ по п.25, в котором слой полимерной пленки включает полимерную композицию, выбранную из группы, состоящей из полиолефинов, полиэфиров, полиамидов, термопластичных полиуретанов, поливинилхлорида, полистирола, их сополимеров и сочетаний из них.

35. Способ по п.25, в котором слой полимерной пленки включает полимерную композицию, выбранную из группы, состоящей из полиэтилена, полипропилена и их сочетаний.

36. Способ по п.25, в котором наполнитель выбран из группы, состоящей из карбоната кальция, сульфата бария, диатомитовой земли, талька, оксида титана и смеси из них.

37. Способ по п.25, в котором физическое воздействие выбрано из группы, включающей изгибание, сгибание, кручение, теребление, наклонение, сжатие, нагревание, свертывание и их комбинации.

38. Способ по п.25, в котором присоединение слоя пленки к тканевому слою включает покрытие экструзионным методом, адгезионное связывание, термоскрепление, соединение методом ультразвуковой сварки, сшивание или комбинацию из них.

39. Способ по п.25, дополнительно включающий стадию присоединения слоя полимерной пленки к двойному тканевому слою, в котором слой полимерной пленки размещают между слоем тканого ленточного материала и тканевого слоя.

40. Способ создания воздухопроницаемого материала, включающего слоистый материал из тканого ленточного материала и микропористого слоя полимерной пленки на нем, в котором
а) образуют микропористый слой полимерной пленки, включающий полимерную композицию и наполнитель;
b) присоединяют слой полимерной пленки к тканому ленточному материалу с общим весом между 0,3 и 4 унц/ярд² (от 9,7 г/м² до 128,8 г/м²) для образования слоистого материала; и
с) оказывают физическое воздействие на слоистый материал, чтобы сделать слой полимерной пленки микропористым, таким что СПВП получаемого воздухопроницаемого материала больше 50 г/м² · 24 ч;
причем воздухопроницаемый материал имеет первичный размер по длине и первичный размер по ширине до указанного физического воздействия и вторичный размер по длине и вторичный размер по ширине после указанного физического воздействия, при этом вторичный размер по длине не более чем на 2% больше чем первичный размер по длине и вторичный размер по ширине не более чем на 2% больше чем первичный размер по ширине.

41. Способ по п.40, в котором слой тканого ленточного материала выбран из группы, состоящей из хлопка, полотна, шерсти, льна, шелка, пеньки, полиолефинов, полиамидов, полиэфиров, полиакрилатов, искусственного шелка и комбинаций из них.

42. Способ по п.40, в котором тканый ленточный материал включает материал, выбранный из группы, состоящей из полиэтилена, полипропилена и их сочетаний.

43. Способ по п.40, в котором тканый ленточный материал имеет основной вес от 1,0 до 2,5 унц/ярд².

44. Способ по п.40, в котором тканый ленточный материал имеет основной вес от 1,5 до 2,0 унц/ярд².

45. Способ по п.40, в котором слой полимерной пленки включает полимерную композицию, выбранную из группы, состоящей из полиэтилена, полипропилена и их сочетаний.

46. Способ по п.40, в котором наполнитель выбран из группы, состоящей из карбоната кальция, сульфата бария, диатомитовой земли, талька, оксида титана и смеси из них.

47. Способ по п.40, в котором указанное физическое воздействие выбрано из группы, включающей изгибание, сгибание, кручение, теребление, наклонение, сжатие, нагревание, свертывание и их комбинации.

48. Способ по п.40, в котором указанное присоединение слоя пленки к слою тканого ленточного материала включает покрытие экструзионным методом, адгезионное связывание, термоскрепление, соединение методом ультразвуковой сварки, сшивание или комбинацию из них.

49. Способ по п.40, дополнительно включающий стадию присоединения слоя полимерной пленки к тканевому слою, в котором слой полимерной пленки размещают между слоем тканого ленточного материала и тканевого слоя.