ЛЕГКИЕ ИЗНОСОСТОЙКИЕ УКРЫТИЯ И СЛОИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
LIGHT WEAR-RESISTANT SHELTERS AND LAYERED MATERIALS FOR THEIR MANUFACTURE

Область техники
Изобретение относится к легкому воздухопроницаемому укрытию, имеющему внешнюю нетекстильную поверхность. В частности, изобретение относится к легким слоистым материалам для изготовления укрытий.
Уровень техники
Известны легкие укрытия, которые обеспечивают определенную защиту от условий окружающей среды, такие как палатки, спальные мешки-палатки, спальные мешки и тому подобное. На материалы из полиэфира и найлона, использующиеся для изготовления легких укрытий, наносят покрытия для придания водостойкости или водонепроницаемости и могут осуществлять печать рисунка для придания желательного внешнего вида.
Конструкции легких палаток обычно имеют либо двустенную структуру, включающую отдельное защищающее от дождя откидное полотнище и корпус палатки, либо одностенную структуру, включающую только корпус палатки, выполненный, например, из слоистого материала, и не имеющую какого-либо отдельного защищающего от дождя откидного полотнища. В двустенных палатках водонепроницаемость обеспечивается защищающим от дождя откидным полотнищем за счет расположения его поверх корпуса палатки, стенки которой выполнены из высоковоздухопроницаемой и водопроницаемой сетчатой ткани. Однако наличие защищающего от дождя откидного полотнища увеличивает массу и объем всей конструкции. Кроме того, в двустенной палаточной конструкции, включающей защищающее от дождя откидное полотнище из легкого материала, такой как найлон, для достижения водонепроницаемости обычно используют полиуретановое покрытие или силиконовое покрытие. Недостатком является то, что материалы, имеющие покрытие, не обеспечивают достижение долговременной надежности по водонепроницаемости. Обычные слоистые материалы, использующиеся для одностенных палаток для обеспечения долговременной водостойкости, включают множество слоев, в результате чего они являются тяжелыми и при попадании на них дождя имеют высокий прирост массы от поглощенной воды, чт, тем самым делает их непригодными для определенных областей применения. Кроме того, слоистые материалы одностенных палаток не являются воздухопроницаемыми, и им обычно свойственно отсутствие достаточной кислородопроницаемости для поддержания жизни обитателей при закрытии палатки, а зачастую свойственно и отсутствие надлежащей огнестойкости.
Для достижения огнестойкости и УФ-стойкости на материалы укрытий зачастую наносят покрытия; однако такие покрытия подвержены растрескиванию в холодных климатах, а также истиранию и другим механическим воздействиям, которые могут вызвать разрушение. В альтернативном варианте, для достижения огнестойкости зачастую используют огнестойкие материалы, которые продают под торговым наименованием Nomex. К сожалению, данные мета-арамидные текстили имеют значительное ухудшение предела прочности при растяжении после воздействия УФ-излучения, которое обычно происходит в условиях эксплуатации.
Палатки, изготовленные в виде однослойной конструкции, могут иметь меньшую массу и меньший объем по сравнению с двустенными палатками благодаря исключению водонепроницаемого откидного полотнища. Однако современные легкие одностенные конструкции, в которых использованы легкие материалы с покрытием, такие как найлон с покрытием, не обладают долговременной стойкостью к воздействию жидкости и не удовлетворяют надлежащим образом определенным требованиям по огнестойкости, которые жизненно необходимы для некоторых пользователей палаток. В одностенных палатках, в которых использованы материалы, которые могут обеспечивать повышенный уровень огнестойкости, используют несколько слоев более тяжелой ткани, что увеличивает объем и массу конструкции.
2
2
Известны композитные водонепроницаемые ткани для укрытий. Например, в патентном документе US 4302496 описаны композиционные материалы для стенок палаток, которые согласно описанию являются легкими и огнестойкими или негорючими. Композиционный материал имеет, по меньшей мере, три слоя, а именно наружный и внутренний тканые слои и средний слой из политетрафторэтилена. Согласно описанию предел прочности при растяжении и сопротивление раздиру композиту обеспечивает внутренний тканый слой, в то время как наружный тканый слой обеспечивает ему сопротивление к истиранию, а водонепроницаемость и сопротивление воздействию ветра гарантирует средний слой. Несмотря на легкость композита, в соответствии с описываемыми вариантами выполнения он имеет удельный вес, превышающий 183 г/м(5,4 унция/ярд), что является невыгодным и делает его чрезмерно тяжелым и объемистым для определенных областей применения.
Раскрытие изобретения
Предлагается легкое укрытие, которое имеет внешнюю пленочную поверхность.
Легкое укрытие имеет внешнюю пленочную поверхность, обладающую свойствами, такими как сопротивление истиранию, за счет чего сохраняется долговременная непроницаемость для жидкости. Легкое укрытие получают из слоистого материала, имеющего достаточную кислородопроницаемость для поддержания жизни при закрытии отверстий укрытия. Также предлагается легкий воздухопроницаемый слоистый материал, имеющий наружную пленочную поверхность и характеризующийся такими свойствами, как долговременная непроницаемость для жидкости и огнестойкость (подтверждено испытаниями на огнестойкость согласно тесту CPAI-84), при этом слоистый материал может быть окрашен.
Согласно одному из вариантов осуществления предлагается одностенная палатка, имеющая качества, присущие двустенной палатке, имеющей воздухопроницаемые, но непроницаемые для жидкости стенки, при отсутствии необходимости использования защищающего от дождя откидного полотнища, кроме того, дополнительно предлагаемая палатка одновременно обладает легкостью и упаковываемостью, присущими конструкции одностенной палатки. Преимуществом является то, что описываемая в настоящем документе одностенная палатка, имеющая внешнюю пленочную поверхность, характеризуется долговременной непроницаемостью для жидкости и достаточной кислородопроницаемостью для поддержания жизни в закрытом состоянии палатки при отсутствии вспомогательного оборудования. Укрытия изготавливают из слоистых материалов, являющихся непроницаемыми для жидкости и имеющих высокие предел прочности при раздире и сопротивление истиранию на уровне эксплуатационных характеристик, ранее считавшихся недостижимыми для конструкций, имеющих наружную пленочную поверхность.
2
2
2
3
2
2
2
Преимущество состоит в том, что согласно одному из вариантов осуществления изобретения удельный вес легкого слоистого материала составляет менее чем 271 г/м (8 унция/ярд), при этом он является огнестойким (подтверждено испытаниями на огнестойкость согласно тесту CPAI-84), имеет долговременную непроницаемость для жидкости вплоть до 4,83 кПа (0,7 фунт/дюйм) в течение 3 минут после испытания на истирание при одновременном наличии достаточно высокой кислородопроницаемости (О) (проницаемости по O, большей чем 2 м/м·бар·час) для поддержания жизни при закрытом состоянии укрытия.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение станет понятным из приведенного далее описания изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 показано укрытие в виде тента в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, вид в перспективе;
на фиг.2 - используемый для изготовления укрытия слоистый материал согласно одному из вариантов осуществления изобретения, вид в поперечном сечении;
на фиг.3 - используемый для изготовления укрытия слоистый материал согласно другому варианту осуществления изобретения, вид в поперечном сечении;
на фиг.4 - используемый для изготовления укрытия слоистый материал согласно другому варианту осуществления изобретения, вид в поперечном сечении;
на фиг.5а - укрытие в виде спального мешка-палатки, вид спереди;
на фиг.5b - то же, вид сбоку;
на фиг.6а - укрытие в виде палатки, вид в перспективе,
на фиг.6b - то же, вид сверху.
Осуществление изобретения
2
Предлагается слоистый материал, имеющий наружную пленочную поверхность, который может быть использован при изготовлении высокотехнологичных укрытий, таких как одностенные палатки, спальные мешки-палатки, чехлы и тому подобное. Наружная пленочная поверхность слоистого материала предназначена для обращения наружу в направлении окружающей среды для получения укрытий, имеющих внешнюю пленочную поверхность. Слоистый материал, имеющий наружную пленочную поверхность, может быть выполнен с окрашенной наружной пленочной поверхностью и иметь множество свойств, таких как долговременная непроницаемость для жидкости, кислородопроницаемость, воздухопроницаемость, огнестойкость, низкое водопоглощение и высокая скорость прохождения водяных паров. В дополнение к этому, слоистый материал, включающий наружный пленочный слой, может быть олеофобным, характеризоваться высоким пределом прочности при раздире и сопротивлением истиранию. Также предлагается одностенное укрытие, такое как палатка, имеющее внешнюю пленочную поверхность и характеризующееся такими свойствами, как легкость, низкое водопоглощение, сопротивление истиранию, долговечная непроницаемость для жидкости, негорючесть, воздухопроницаемость и наличием окрашенной внешней поверхности. Согласно одному из вариантов осуществления предлагается одностенная палатка, характеризующаяся в закрытом состоянии достаточной проницаемостью по O для поддержания жизни.
На фиг.1 в качестве примера показано укрытие в виде одностенной палатки (1), имеющей верхнюю (2) и нижнюю (3) части палатки. В палатке выполнено отверстие (4) с дверцей (5) для входа и выхода пользователя палатки, которое может быть плотно закрыто для защиты от окружающей среды. Согласно одному варианту осуществления предлагается легкая палатка, в которой верхняя часть палатки (2) составляет более чем 70% от площади поверхности палатки, а нижняя часть палатки (3) составляет менее чем приблизительно 30% от площади поверхности палатки. Согласно некоторым вариантам осуществления нижняя часть палатки простирается от дна палатки (6) вверх до стенок палатки (7) на величину вплоть до приблизительно 15,24 см (6 дюймов) таким образом, чтобы шов (30) находился бы выше уровня грунта, при этом данную конструкцию дна также называют «подносом».
Верхняя часть палатки имеет внешнюю нетекстильную поверхность палатки (8) и внутреннюю поверхность палатки (9). Верхняя часть палатки образована из слоистого материала, примеры которого показаны на фиг.2, 3 и 4 в поперечном сечении. Слоистые материалы (20), подходящие для изготовления верхней части (2) палатки (1), включают в себя пористую наружную пленку (21), прикрепленную к по меньшей мере одному дополнительному слою (22), который придает слоистому материалу, например, стабильность геометрических размеров. Пористую пленку (21) и по меньшей мере один дополнительный слой (22) скрепляют посредством дискретно нанесенных средств крепления (23) для сохранения воздухопроницаемости слоистого материала. Слоистые материалы (20) имеют наружную пленочную поверхность (24) и внутреннюю поверхность (25). Внутренней поверхностью слоистого материала (25) является поверхность внешнего, по меньшей мере, одного дополнительного слоя (22), которая противоположна поверхности, наиболее близкой к пористой пленке (21).
Как показано на фиг.1 и 2, внешняя нетекстильная поверхность (8) верхней части палатки (2) является наружной пленочной поверхностью (24) наружного слоя из пористой пленки (21) слоистого материала (20). Внутренняя поверхность палатки (9) представляет собой внутреннюю поверхность (25) слоистого материала, которая в данном варианте осуществления является поверхностью по меньшей мере одного дополнительного слоя (22), противоположной поверхности, прикрепленной к наружной пористой пленке (21). Таким образом, в случае наличия по меньшей мере одного дополнительного слоя (22) из текстильного материала, прикрепленного к пористой пленке (21), внутренняя поверхность палатки (13) будет представлять собой текстильный материал.
Как показано на фиг.3, согласно одному из вариантов осуществления по меньшей мере один дополнительный слой слоистого материала (20) может представлять собой вторую пористую пленку (26), прикрепленную к наружной пористой пленке (21) посредством дискретно нанесенных средств крепления (23). В дополнительном варианте осуществления, представленном в качестве примера на фиг.4, в котором по меньшей мере одним дополнительным слоем (22) является текстильный слой, слоистый материал также может включать в себя вторую пористую пленку - пористую внутреннюю пленку (27), прикрепленную к текстильному слою (22) посредством дискретно нанесенных средств крепления (23). Поэтому, если внутренней поверхностью (9) укрытия будет поверхность слоистого материала, противоположная наружной пленочной поверхности (24), внутренняя поверхность (9) укрытия также может представлять собой пористую внутреннюю пленочную поверхность (27).
2
Укрытия, описываемые в настоящем документе, изготавливают из слоистого материала, характеризующегося долговременной непроницаемостью для жидкости, который не дает протечку первоначально (при проведении испытания при 4,83 кПа (0,7 фунт/дюйм) в течение трех минут), а также после 1000 циклов истирания наружной пленочной поверхности в соответствии с тестом Мартиндейла, что подтверждается при проведении испытания на непроницаемость для жидкости, описанного в настоящем описании.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Согласно другим вариантам осуществления изобретения укрытия, описанные в настоящем документе, изготавливают из слоистых материалов, характеризующихся первоначальным гидростатическим сопротивлением, большим чем 276 кПа (40 фунт/дюйм), или большим чем 414 кПа (60 фунт/дюйм), или большим чем 552 кПа (80 фунт/дюйм), или большим, чем 621 кПа (90 фунт/дюйм), или большим чем 689 кПа (100 фунт/дюйм), определяемым при проведении испытания на гидростатическое сопротивление, описанного в настоящем документе. Могут быть получены слоистые материалы, характеризующиеся хорошим гидростатическим сопротивлением после оказания воздействия, такого как истирание или загрязнение загрязнителем. В некоторых вариантах осуществления изготавливают долговечные слоистые материалы, характеризующиеся после испытания на истирание гидростатическим сопротивлением, большим или равным 276 кПа (40 фунт/дюйм), или большим или равным 414 кПа (60 фунт/дюйм), или большим или равным 552 кПа (80 фунт/дюйм), или большим или равным 621 кПа (90 фунт/дюйм) после 1000 циклов истирания наружной пленочной поверхности, определяемым при проведении испытания гидростатического сопротивления после воздействия истирания, описанного в настоящем документе. Согласно еще одному варианту осуществления получают долговечный слоистый материал, имеющий гидростатическое сопротивление, большее чем 207 кПа (30 фунт/дюйм), как первоначально, так и после загрязнения химическими реагентами, такими как диэтилтолуамид (ДЭТА), определяемое при проведении испытания на гидростатическое сопротивление после загрязнения при использовании ДЭТА, описанного в настоящем описании.
2
2
3
2
3
2
3
2
3
2
Для укрытий, таких как палатки и спальные мешки-палатки, описанные слоистые материалы являются кислородопроницаемыми и имеют скорость диффузии О через единицу площади поверхности укрытия (например, палатки), обеспечивающую достаточное диффундирование кислорода в укрытие для поддержания жизни обитателей при закрытии укрытия. Согласно некоторым вариантам осуществления предлагаются слоистые материалы, характеризующиеся кислородопроницаемостью, большей или равной приблизительно 2 м/м·бар·час, что обеспечивает достаточную кислородопроницаемость для поддержания жизни в описанном в настоящем документе укрытии, изготовленном из этих слоистых материалов. Под «достаточным диффундированием кислорода» подразумевается, что слоистые материалы верхней части палатки, описанные в настоящем документе, обеспечивают прохождение достаточного количества воздуха в укрытие для поддержания количества кислорода на уровнях, больших или равных приблизительно 16%, за счет чего восполняется кислород, потребляемый обитателями в течение времени нахождения в укрытии. Согласно другим вариантам осуществления получают слоистые материалы, которые характеризуются проницаемостью по О, большей или равной приблизительно 4 м/м·бар·час, предпочтительно большей или равной приблизительно 6 м/м·бар·час, более предпочтительно большей или равной приблизительно 8 м/м·бар·час, определяемой при проведении испытания на кислородопроницаемость, описанного в настоящем описании.
Например, проникновение достаточного количества кислорода в укрытие могут обеспечить слоистые материалы, являющиеся воздухопроницаемыми, характеризующиеся числом Герли, меньшим чем 400 секунд, и имеющие пористые проходы, которые непрерывно проходят от одной поверхности слоистого материала до другой, то есть по всей толщине слоистого материала. Согласно другим вариантам осуществления могут быть получены слоистые материалы, характеризующиеся числом Герли, меньшим чем 300 секунд, предпочтительно меньшим чем 200 секунд, более предпочтительно меньшим чем 100 секунд, что подтверждается при проведении испытания на воздухопроницаемость по методу Герли, описанного в настоящем описании. Слоистые материалы, которые включают в себя монолитные покрытия или слои, использование которых приводит к получению числа Герли, большего чем приблизительно 400 секунд, могут быть непригодными для обеспечения надлежащей кислородопроницаемости для поддержания жизни при использовании укрытий в закрытом состоянии.
2
2
Для придания слоистому материалу непроницаемости для жидкости пористые пленки имеют достаточно небольшие поры, обеспечивающие слоистому материалу непроницаемость для жидкости при одновременном сохранении надлежащей пористости для диффундирования достаточного количества O через слоистый материал для поддержания жизни в закрытом укрытии. Например, согласно одному варианту осуществления изготавливают непроницаемую для жидкости одностенную палатку, у которой более чем приблизительно 70% непроницаемой для жидкости и воздухопроницаемой верхней части палатки выполнены из слоистых материалов, описанных в настоящем документе. Слоистый материал в соответствии с данным вариантом осуществления изобретения содержит пленку, характеризующуюся числом Герли, большим чем 10 секунд, при этом слоистый материал характеризуется числом Герли, большим чем 15 секунд, за счет чего получается структура, характеризующаяся достаточно узкими порами для обеспечения необходимого уровня непроницаемости для жидкости, в то же самое время слоистый материал характеризуется числом Герли, меньшим чем 400 секунд, что обеспечивает достаточное диффундирование O через слоистый материал для поддержания жизни при закрытом состоянии укрытия.
2
2
2
Возможность прохождения водяных паров или способность материала «дышать» необходима для сведения к минимуму образования конденсата на внутренних поверхностях укрытия, например, в случае использования в холодных климатах. Слоистые материалы, описываемые в настоящем документе, обладающие способностью «дышать», характеризуются скоростью прохождения водяных паров (СПВП), большей чем 5000 г/м/24 часа, предпочтительно большей чем 10000 г/м/24 часа, более предпочтительно большей чем 15000 г/м/24 часа, определяемой при проведении испытания в соответствии с описываемым далее методом.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления слоистые материалы, имеющие наружную пленочную поверхность, являются огнестойкими и успешно проходят описанное в настоящем документе испытание на воздействие пламени в вертикальном положении в соответствии с тестом CPAI-84 (Canvas Products Association, International).
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
с
с
с
с
с
Могут быть изготовлены описанные в настоящем документе легкие слоистые материалы, имеющие удельный вес, меньший, чем приблизительно 271 г/м (8 унция/ярд), предпочтительно меньший чем приблизительно 203 г/м (6 унция/ярд), более предпочтительно меньший чем приблизительно 136 г/м (4 унция/ярд), наиболее предпочтительно меньший чем приблизительно 67,8 г/м (2 унция/ярд). Могут быть изготовлены легкие слоистые материалы, имеющие удельный вес меньше чем 271 г/м (8 унция/ярд), и характеризующиеся сопротивлением разрыву при развитии прокола (РРП), большим чем 4,45 Ньютона (Н) (1 фунт-сила (фунт)), в направлении основы и утка, определяемом при проведении испытания, описанного далее в настоящем документе. Также могут быть изготовлены легкие слоистые материалы, характеризующиеся сопротивлением РРП, большим чем 8,90 Н (2 фунт), в направлении основы и утка, или характеризующиеся сопротивлением РРП, большим чем приблизительно 11,1 Н (2,5 фунт), в направлении основы и утка. Также могут быть изготовлены легкие слоистые материалы, имеющие удельный вес, меньший чем 271 г/м (8 унция/ярд), и характеризующиеся пределом прочности при разрыве в направлении основы и утка, большим чем приблизительно 222 Н (50 фунт) или большим чем 267 Н (60 фунт) при проведении испытания на предел прочности при разрыве с использованием зажима клеммами, описанного в настоящем документе.
с
с
Желательно получать пористые пленки, которые являются достаточно проницаемыми для кислорода для поддержания жизни, которые можно использовать в слоистых материалах для изготовления укрытий, таких как палатки и спальные мешки-палатки. В дополнение к этому, для изготовления слоистых материалов, непроницаемых для жидкости как первоначально, так и после воздействия истирания, должны быть использованы пленки, стойкие к истиранию. Пористые воздухопроницаемые пленки могут легко истираться, что делает материалы проницаемыми для воды. Для получения таких свойств, как долговременная непроницаемость для жидкости после воздействия истирания, некоторые слоистые материалы, описанные в настоящем документе, включают в себя мембраны, характеризующиеся прочностью на разрыв при воздействии шарика, большей чем 75,6 Н (17 фунт), или прочностью на разрыв при воздействии шарика, большей чем приблизительно 84,5 Н (19 фунт), измеренной в ходе испытания на разрыв при воздействии шарика, описанного в настоящем документе. Для изготовления слоистых материалов, описанных в настоящем документе, также использовали мембраны, характеризующиеся средним модулем упругости, большим чем 40 МПа, предпочтительно большим чем приблизительно 60 МПа, более предпочтительно большим чем приблизительно 80 МПа, определяемым при проведении испытания, описанного в настоящем документе. Подходящими для использования с целью получения износостойких слоистых материалов также являются мембраны, характеризующиеся средней максимальной нагрузкой, большей чем 10 Н, определяемой при проведении испытания, описанного в настоящем документе.
Наружная пористая пленка (21) содержит, например, полимерные пленки, полученные из фторполимеров. Соответствующие фторполимеры могут быть, например, экспандированными фторполимерами, такими как политетрафторэтилен (ПТФЭ), который может быть обработан для получения пористых или микропористых мембранных структур. Например, ПТФЭ может образовывать микропористую мембранную структуру, характеризующуюся наличием узлов, взаимосвязанных фибриллами при экспандировании, например, в соответствии со способом, изложенным в патентных документах US 3953566 или US 7306729. Согласно одному варианту осуществления в соответствии с патентным документом US 6541589 изготавливают фторполимерную пленку из экспандированного ПТФЭ, содержащую сомономерные звенья полифторбутилэтилена (ПФБЭ). Фторполимеры на основе экспандированного ПТФЭ (эПТФЭ) могут включать политетрафторэтилен (ПТФЭ), который содержит от приблизительно 0,05% (масс.) до приблизительно 0,5% (масс.) сомономерных звеньев ПФБЭ в расчете на совокупный вес полимера.
Согласно одному из вариантов осуществления слой наружной пористой пленки (21) представляет собой экспандированный политетрафторэтилен (ПТФЭ), обладающий микроструктурой, характеризующейся наличием узлов, взаимосвязанных фибриллами, при этом поры пористой пленки являются достаточно узкими для обеспечения непроницаемости для жидкости и достаточно открытыми для обеспечения прохождения воздуха через пленку. В соответствии с одним вариантом осуществления этого добиваются за счет изготовления мембраны из эПТФЭ, характеризующейся числом Герли, большим чем 10 секунд и меньшим чем 400 секунд. В одном варианте осуществления пористую пленку изготавливают путем составления сначала композиции политетрафторэтиленовой (ПТФЭ) смолы, которая является подходящей для получения в процессе экспандирования микроструктуры, включающей узлы и фибриллы. Смолу перемешивают с алифатической углеводородной смазкой, способствующей экструдированию, такой как уайт-спирит. Из составленной композиции смолы получают цилиндрические гранулы и пасту, экструдируемые по известным методикам в требуемую эструдируемую форму, предпочтительно в виде ленты или мембраны. Изделие может быть каландровано между валами для получения необходимой толщины, а после этого подвергнуто термическому высушиванию для удаления смазки. Высушенное изделие экспандируют путем растяжения в продольном и/или поперечном направлении, как, например, описано в патентных документах US 3953566 или US 7406729, для получения структуры экспандированного ПТФЭ, характеризующейся наличием последовательности из узлов, которые взаимосвязаны фибриллами. После этого изделие из эПТФЭ фиксируют в аморфном состоянии за счет нагревания изделия выше температуры плавления кристаллов ПТФЭ, например, до приблизительно 343-375°С.
Пористая, включающая узлы и фибриллы структура мембраны из экспандированного фторполимера дает возможность прикрепления к данной пористой мембране (подложке) материалов, нанесенных в виде покрытия, и/или проведения печати на мембране. Низкая поверхностная энергия фторполимерных пленок, таких как из эПТФЭ, как известно, не позволяет осуществлять большинство обработок поверхности, что тем самым создает проблему с нанесением износостойких покрытий, таких как те, которые содержат красители. Однако согласно одному из вариантов осуществления композиция покрытия содержит связующее и краситель для окрашивания пленочной поверхности, являющейся наружной пленочной поверхностью слоистого материала. Композиция покрытия покрывает или инкапсулирует узлы и/или фибриллы структуры экспандированного фторполимера, придавая износостойкий эстетичный внешний вид.
2
Пленки, подходящие для использования в качестве наружного пленочного покрытия, имеют долговечную эстетичную поверхность после печати. Долговременность эстетики в некоторых вариантах осуществления может быть достигнута путем использования композиций покрытий, содержащих краситель, включающий пигмент, имеющий размер частиц, достаточно небольшой для прохождения в поры пористой подложки. Подходящими для использования с получением стойкого цвета в случае пористых или микропористых мембран являются частицы пигмента, имеющие средний диаметр, меньший чем приблизительно 250 нм. Композиция покрытия дополнительно содержит комплекс связующих, способный смачивать пористую подложку и связывать пигмент со стенками пор. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения поверхность пленки может быть окрашена красителем для получения сплошного цвета или рисунка (узора). При использовании нескольких пигментов или в результате варьирования концентраций одного или нескольких пигментов или с использованием обеих методик может быть нанесено несколько цветов. Согласно одному из вариантов осуществления верхняя часть палатки имеет окрашенную внешнюю пленочную поверхность, более чем 90% которой окрашены посредством проведения печати или с использованием другой методики нанесения при одновременном сохранении пористости слоистого материала, поры которого проходят сквозь него от одной поверхности до другой, обеспечивая необходимую проницаемость по O при использовании укрытия в закрытом состоянии.
Композиции покрытий, содержащие красители, могут быть нанесены с получением широкого ассортимента цветов и узоров, таких как сплошной, камуфляжный и набивной рисунок. Композиции покрытий могут содержать один или несколько красителей, подходящих для использования при печати камуфляжных рисунков, таких как лесной и пустынный ландшафты. Согласно одному из вариантов осуществления композиция покрытия, подходящая для использования при печати на поверхности пористой пленки камуфляжного рисунка в виде лесного ландшафта, содержит черный, коричневый, зеленый и светло-зеленый красители. Согласно другому варианту осуществления композиция покрытия содержит красители коричневого, защитного и желтовато-коричневого цветов, подходящие для печати камуфляжного рисунка в виде пустынного ландшафта. Другие варианты осуществления включают композиции, содержащие красители, имеющие вариации оттенков в рамках данных двух примеров.
Композиция покрытия может быть нанесена на мембрану, формирующую окрашенную наружную пленочную поверхность, несколькими способами. Способы нанесения для окрашивания пористой пленки включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: нанесение переводной печатной краски, трафаретная печать, глубокая печать, краскоструйная печать и нанесение покрытия ножевым устройством. Для пористой пленки, которая образует наружную пленочную поверхность слоистого материала или внешнюю пленочную поверхность укрытия, могут быть проведены дополнительные местные обработки при условии сохранения достаточной пористости по всему слоистому материалу для поддерживания воздухопроницаемости. Могут быть предусмотрены дополнительные обработки, которые придают функциональность, такую как нижеследующая, но не ограничивающуюся только этой: олеофобность. Примеры олеофобных покрытий включают в себя, например, фторполимеры, такие как фторакрилаты, и другие материалы, такие как описанные в патентном документе US 11/440870.
К внутренней поверхности наружной пористой пленки (21) слоистого материала (20) приклеивают, по меньшей мере, один дополнительный слой (22), обеспечивающий стабильность геометрических размеров слоистого материала. По меньшей мере один дополнительный слой должен быть выбран таким, чтобы обеспечивать достижение достаточного уровня кислородопроницаемости для поддержания жизни в закрытом укрытии, выполненном из слоистого материала, содержащего этот слой. По меньшей мере один дополнительный слой, приклеенный к пленке, представляет собой текстильный материал или нетекстильный материал. Текстильные материалы, которые придают композиту стабильность геометрических размеров, включают в себя, например, имеющие стабильные геометрические размеры тканые текстильные, вязаные и нетканые материалы. При необходимости наличия огнестойкости (ОС) могут быть использованы легкие текстильные материалы, которые являются огнестойкими сами по своей природе, включая такой материал, как ОС-волокна, например арамидные волокна, продаваемые под торговыми наименованиями Nomex и Kevlar, полибензимидазол (ПБИ) и их смеси или модифицированный материал на основе акрилонитрила (такой как стекловолокно, обернутое модифицированным материалом на основе акрилонитрила). Другие огнестойкие материалы, которые могут быть использованы, включают негорючий (ОС) хлопок, ОС вискозу, ОС найлон, ОС сложный полиэфир и тому подобное.
В случае по меньшей мере одного дополнительного слоя (22) в виде нетекстильного слоя, такого как пористая внутренняя пленка (фиг.3 поз.26), данная пористая пленка может быть идентичной или отличной от наружного пленочного слоя. В случае отличия пористого внутреннего пленочного слоя (26) от наружного пленочного слоя (21) он может быть выбран для придания таких свойств, как стабильность геометрических размеров, непроницаемость для жидкости и тому подобное. Согласно одному из вариантов осуществления изготавливают слоистый материал (20), включающий наружную пористую пленку (21), имеющую проточные поры с увеличенным средним диаметром для получения, например, износостойкой набивной поверхности, при этом наружную пористую пленку прикрепляют с использованием дискретно нанесенных средств крепления (23) к упрочненной второй пористой внутренней пленке (26) для получения слоистого материала, например, с высоким пределом прочности на раздир в продольном и поперечном направлениях. Согласно другим вариантам осуществления пористую внутреннюю пленку выбирают для придания слоистому материалу высокого предела прочности на разрыв в продольном и поперечном направлениях.
На один по меньшей мере дополнительный слой также могут быть нанесены покрытия, придающие слоистому материалу широкий ассортимент свойств. Например, для окрашивания слоя полностью или нанесения на него узора при использовании одного или более цветов, на по меньшей мере один дополнительный слой (22) может быть нанесена композиция покрытия, содержащая связующее и краситель. По меньшей мере один дополнительный слой в виде текстильного материала или пленки может быть окрашен по идентичной или отличной методике с использованием идентичных или различных цветов или рисунка, как и при окрашивании наружной пленки. Согласно одному из вариантов осуществления в случае необходимости получения свойства светоизоляции пористая внутренняя пленка (26) может быть окрашена в темный цвет, такой как черный. Вместо применения традиционных способов, таких как добавление дополнительных слоев для светоизоляции, может быть осуществлена светоизоляция без существенного увеличения массы слоистого материала за счет окрашивания пористого внутреннего слоя слоистого материала. Слоистый материал, имеющий светоизолирующую внутреннюю поверхность, является подходящим для использования в палатках, например, при требовании сохранения невидимости света, имеющегося внутри и снаружи укрытия. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изготавливают слоистые материалы, характеризующиеся светопропусканием, меньшим чем 10%, определяемым при проведении измерения в ходе испытания на оптическую плотность в проходящем свете, описанного в настоящем документе.
Наружный пористый пленочный слой (21) и по меньшей мере один дополнительный слой (22) склеивают друг с другом способом, сохраняющим непрерывные проходы или каналы пор от одной поверхности слоистого материала до другой. Средства крепления (23) наносят способом, сохраняющим воздухопроницаемость слоев при их приклеивании друг к другу с образованием композиционного материала. Дискретно нанесенные средства крепления могут представлять собой клеевое средство крепления, такое как дискретно нанесенный слой клея. Клеевые композиции включают в себя термоотверждающиеся клеи, такие как полиуретановый, огнестойкий полиуретановый и силиконовый. Термопластичные клеи включают в себя термопластичный полиуретан и термопластичный огнестойкий полиуретан. Пористый мембранный слой и по меньшей мере один дополнительный слой соединяют посредством клея такими способами приклеивания, как приклеивание с помощью формного цилиндра, клеевое соединение распылением и соединение сплавлением при использовании термопластичной сетки. Для максимальной воздухопроницаемости при соединении слоев используют дискретно нанесенный слой клея.
2
2
2
с
с
Согласно одному из вариантов осуществления изготавливают слоистый материал, обладающий одним или несколькими свойствами, такими как скорость прохождения водяного пара >5000 г/м /24 часа, требуемая огнестойкость в соответствии с испытаниями на огнестойкость (CPAI-84), удельный вес ≤136 г/м (4,0 унция/ярд) (согласно измерению в ходе теста в соответствии со стандартом ASTM D 3776), предел прочности при раздире ≥6,67 Н (1,5 фунт) в направлениях основы и утка (согласно измерению в ходе теста в соответствии со стандартом ASTM D 1424), предел прочности при разрыве ≥89,0 Н (20 фунт) в направлениях основы и утка (согласно измерению в ходе теста в соответствии со стандартом ASTM D 5035), непроницаемость для жидкости после испытания на истирание (согласно измерению при испытаниях на истирание и непроницаемость для жидкости) и гидростатическое сопротивление, большее или равное 241 кПа (35 фунт/дюйм) после испытания на истирание.
2
Конструкции, полученные при использовании описанных выше слоистых материалов, включают в себя легкие укрытия, такие как палатки, в том числе одностенные палатки, спальные мешки-палатки (фиг.5а и 5b) и тому подобное. Полученная легкая одностенная палатка (1), представленная в качестве примера на фиг.1, 6а и 6b, содержит стандартные опорные шесты (28). Отверстие палатки (4) может быть закрыто (фиг.1, 6а и 6b) дверцей (5), которую располагают, но необязательно, либо в верхней части палатки (2), либо в нижней части палатки (3), либо как в верхней части палатки, так и в нижней части палатки, и которое может быть заперто запирающими средствами, такими как застежка-молния или застежка-«липучка» (29). При расположении дверцы (5) в верхней части палатки (2) она может быть выполнена из материала, из которого выполнена верхняя часть (2), или из другого материала. При расположении дверцы (5) в верхней части палатки (2) и изготовлении ее из материала, отличного от материала верхней части палатки (2), материал должен быть выбран таким образом, чтобы были бы сохранены необходимые характеристики воздухопроницаемости, непроницаемости для жидкости, огнестойкости и/или легкости, характерные для материала верхней части палатки (2). Запирающие средства (29) необязательно могут быть стойкими к проникновению воды. Шов (30), соединяющий верхнюю часть палатки (2) и нижнюю часть палатки (3), образуется за счет сшивания, склеивания или другого механического соединения этих частей. Шов может быть выполнен непроницаемым для жидкости и не давать протечки или просачивания, например, при воздействии жидкости для испытания (такой как вода) при давлении, равном, по меньшей мере, 0,7 фунт/дюйм (4,83 кПа), в течение времени, по меньшей мере, 3 минуты.
3
3
3
2
2
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения одностенная палатка на два лица может быть изготовлена с массой, меньшей чем приблизительно 3,63 кг (приблизительно 8 фунтов), и содержать стандартные шесты для палатки. В соответствии с еще одним вариантом легкая одностенная палатка на одно лицо (фиг.6b) имеет внешнюю пленочную поверхность, массу меньшую чем 4 фунта (1,81 кг), и объем упаковки, меньший чем 500 дюйм (8,19 дм), тамбур (31) в дополнение к площади пола (32), достаточной для размещения, например, спальника (33), и изготовлена из огнестойкого слоистого материала, износоустойчивого и поэтому долговременно непроницаемого для жидкости и имеющего проницаемость по O, большую или равную 3 м/м·бар·час.
Согласно одному из вариантов осуществления предлагается спальный мешок-палатка, показанный в качестве примера на фиг.5а и 5b, легкий и характеризующийся долговременной непроницаемостью для жидкости. Малую палатку (фиг.5а) изготавливают имеющей внешнюю пленочную поверхность (33) и отверстие с дверцей (34) для входа и выхода в укрытие. Легкая малая палатка включает опорные шесты (35), прикрепляемые к укрытию с использованием средств крепления (36). Малая палатка может быть выполнена с такими свойствами, как огнестойкость, долговременная непроницаемость для жидкости и достаточная кислородопроницаемость для поддержания жизни в закрытом состоянии.
Согласно одному из вариантов осуществления может быть изготовлено укрытие, выполненное из слоистого материала (20), имеющего наружную пленочную поверхность (24), для использования данного укрытия вместо откидного полотнища двустенной укрывающей конструкции. Например, могут быть изготовлены двустенная палатка или малая палатка, включающие укрытие, имеющее внешнюю пленочную поверхность и выполненное из слоистых материалов, описанных в настоящем документе, при этом укрытие выполняют в виде откидного полотнища, предназначенного для использования поверх остального корпуса двустенной палатки. Преимущество в том, что укрытие обладает одним или несколькими свойствами, такими как долговременная непроницаемость для жидкости, низкое водопоглощение, сопротивление истиранию, высокая скорость проницаемости водяных паров и огнестойкость.
Методы испытания
Масса на единицу площади
Массу на единицу площади измеряют согласно методу испытаний в соответствии со стандартом ASTM D 3776 (Standard Test Methods for Mass per Unit Area (Weight) of Fabric (Методы испытаний для определения массы на единицу площади (вес) ткани) (вариант С), в котором используются весы Mettler-Toledo Scale, Model 1060. Перед взвешиванием образцов весы подвергаются перекалибровке. Веса регистрируют в унциях с точностью до ближайшей полуунции. Эти значения переводят в приводимые в заявке граммы на квадратный метр.
Определение плотности мембран
Для определения плотности материала мембран, используемых в примерах настоящего изобретения и сравнительных примерах, измеряют соответствующие параметры отобранных образцов. Как было отмечено выше, измеряют массу (с использованием аналитических весов Mettler-Toledo model AB104) и толщину (с использованием калибр-скобы Kafer FZ 1000/30) образцов размером 165 мм×15 мм.
Полученные данные используют для расчета плотности по следующей формуле:
<mrow><mi>ρ</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>m</mi><mrow><mi>w</mi><mo>*</mo><mi>l</mi><mo>*</mo><mi>t</mi></mrow></mfrac></mrow>
3
где ρ - плотность, г/см,
m - масса, г,
w - ширина (1,5 см),
l - длина (16,5 см),
t - толщина, см.
Измерение толщины мембран
Для измерения толщины материала мембран в примерах настоящего изобретения используют калибр-скобу Kafer FZ 1000/30. Измерения проводят по меньшей мере на четырех участках каждого образца. Среднее значение этого множества измерений считается значением толщины для каждой мембраны.
Определение воздухопроницаемости по Герли
3
Воздухопроницаемость каждого образца определяют по времени, необходимому для прохождения 50 см воздуха через образец согласно стандарту FED-STD-191A Method 5452 при следующем исключении. Методы испытаний не выполнялись в тех случаях, когда образцы перед испытаниями герметизировали для обеспечения хорошей непроницаемости и отсутствия протечки около кромок в процессе испытания.
Испытание для определения среднего размера проточных пор
В качестве среднего диаметра пор для пористой мембраны принимают средний размер проточных пор (МРПП). Для определения значения МРПП брали образец мембраны, имеющий диаметр 25 мм, и смачивали его простым перфторполиэфиром. Смоченный образец мембраны располагали в порометре Coulter Porometer, где определяли средний диаметр пор конечного продукта.
Метод испытания для определения работы разрыва, максимальной нагрузки, значения ППРМ и модуля упругости
Изготовление образца осуществляют с использованием пуансона штампа, позволяющего вырезать из мембранного полотна из эПТФЭ прямоугольные образцы длиной 165 мм и шириной 15 мм. Полотно мембраны помещают на раскройный стол таким образом, чтобы на нем не имелось морщин на участке, из которого должен быть вырезан образец. После этого на мембрану помещается штамп размером 165 мм×15 мм (обычно на центральных 200 мм полотна) таким образом, чтобы длинная ось была параллельна направлению, которое будет тестироваться. Направления, упоминаемые в настоящем описании, были измерены в продольном направлении (параллельном направлению перемещения в процессе работы) и в поперечном направлении (перпендикулярном направлению перемещения в процессе работы).
После выравнивания штампа к нему прикладывают давление для прорезки насквозь мембранного полотна. После прекращения действия давления прямоугольный образец для испытания должен быть проверен для того, чтобы убедиться в отсутствии у него краевых дефектов, которые могут повлиять на испытание на растяжение.
2
Для получения характеристик полотна мембраны необходимо вырезать из него по меньшей мере по 3 образца в продольном (L) и поперечном (Т) направлениях. После изготовления образцов производится измерение их массы (с использованием аналитических весов Mettler-Toledo, model AB104) и их толщины (с использованием калибр-скобы Kafer FZ1000/30). Каждый образец затем тестируют для определения его свойств при растяжении с использованием динамометра Instron 5500, применяющего программное обеспечение Merlin Series IX (версия 7.51). Образцы вставляют в динамометр и фиксируют в нем с использованием прижимных пластин Instron Catalog 2702-015 (опорная пластина с резиновым покрытием) и пластин 2702-016 (рифленая опорная пластина) таким образом, чтобы каждый из концов образца удерживался между одной опорной пластиной с резиновым покрытием и одной рифленой опорной пластиной. Прилагаемое к прижимным пластинам давление составляет приблизительно 50 фунт/дюйм (345 кПа). Расчетная длина между зажимами устанавливается равной 50 мм, скорость траверсы (скорость растягивания) выставляли равной скорости 508 мм/мин.
Для проведения данных измерений использовали динамометрический датчик на 0,1 кн и данные собирали со скоростью 50 точка/сек. Для обеспечения получения сопоставимых результатов температура в лаборатории должна находиться в диапазоне от 68°F (20,0°C) до 72°Р (22,2°С). В заключение, если разрыв возникал вблизи зажима, данные отбрасывались.
Для получения характеристик полотна мембраны должны быть успешно вытянуты (без выскальзывания или разрывания на зажимах) по меньшей мере 3 образца в продольном и поперечном направлениях. Анализ данных и вычисления проводили при использовании программного обеспечения Merlin или любого другого пакета для анализа данных.
Сначала фиксировали максимальную нагрузку, которую образец способен выдерживать во время испытания на растяжение для направлений L и Т. После этого максимальную нагрузку для L и Т нормализовали в соответствии с физическими свойствами образца (толщиной и плотностью) при использовании следующего уравнения, вычисляя предел прочности при растяжении для матрицы для L и Т направлений.
<mrow><mi>M</mi><mi>T</mi><mi>S</mi><mo>=</mo><msub><mi>F</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub><mo>*</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>ρ</mi><mn>0</mn></msub><mo>*</mo><mi>l</mi></mrow><mrow><mn>100</mn><mo>*</mo><mi>m</mi></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
где MTS - предел прочности при растяжении матрицы (MTS), МПа;
max
F - максимальная нагрузка, измеренная при испытаниях, Н;
0
3
ρ - теоретическая плотность для ПТФЭ, (2,2 г/см);
l - длина образца, см;
m - масса образца, г.
Далее среднюю максимальную нагрузку рассчитывают путем усреднения максимальной нагрузки для L с максимальной нагрузкой для Т. Средний предел прочности при растяжении для матрицы рассчитывают путем усреднения предела прочности при растяжении матрицы для L с пределом прочности при растяжении матрицы для Т.
Работа разрыва для каждого образца определяется путем интегрирования кривой напряжение-деформация для образца путем расчета площади под кривой с последующим усреднением трех измерений для каждого из L- и Т-направлений. Данное число представляет собой энергию, необходимую для разрыва образца, и принимается в качестве работы разрыва для образца. После этого в результате усреднения работы разрыва для L с работой разрыва для Т рассчитывали среднюю работу разрыва.
Модуль упругости для каждого образца определяется как угол наклона линейной упругой части кривой напряжение-деформация. Сначала из среднего значения для трех результатов измерений рассчитывают модуль упругости в продольном (L) и поперечном (Т) направлениях. После этого в результате усреднения модуля упругости для L с модулем упругости для Т рассчитывают средний модуль упругости.
Определение прочности на продавливание образца шариком
Метод испытания и соответствующая аппаратура для фиксации образца разработаны компанией W.L. Gore & Associates, Inc. для совместного использования со стендом для испытания Chatillon Test Stand. При испытании измеряют прочность на продавливание материалов, таких как ткани (тканые, вязаные, нетканые материалы и тому подобное), пористые или непористые пластиковые пленки, мембраны, листы и тому подобное, слоистые материалы из них и другие материалы в плоской форме.
Образец туго натягивают, но без растяжения, между двумя кольцевыми прижимными пластинами с отверстием 7,62 см в диаметре. В центре образца в направлении Z (перпендикулярном направлениям в плоскости X-Y) прилагается нагрузка с помощью металлического стержня, имеющего полированный стальной шарообразный наконечник диаметром 2,54 см. Другим своим концом стержень соединен с соответствующим ему динамометром Chatillon, установленным на стенде Chatillon Test Stand, Model No. TCD-200. Нагрузка прилагается со скоростью 25,4 см/мин вплоть до возникновения разрушения образца. Разрушение (раздир, разрыв и тому подобное) может происходить в любом месте в пределах натянутого участка. Результаты приводятся в виде среднего значения из трех результатов измерений максимального приложенного усилия перед разрушением.
Испытание проводили при конкретных условиях температуры и влажности окружающей среды, обычно при температуре в диапазоне от 21°С до 24°С и относительной влажности в диапазоне от 35% до 55%. Данные по продавливанию шаром могут быть выражены в виде зависимости прочности на продавливание шариком от массы на единицу площади образца; массу на единицу площади образца можно определить как произведение плотности на толщину образца.
Испытание на скорость проницаемости водяных паров (MVTR)
Скорость проницаемости водяных паров для каждого образца определяется согласно ISO 15496, если не считать того, что паропроницаемость (WVP) образца заменена скоростью проницаемости водяных паров (MVTR) с учетом паропроницаемости (WVPapp) аппарата и использованием следующего перерасчета:
MVTR = (значение дельта P*24)/((1/WVP)+(1 + значение WVPapp))
Определение кислородопроницаемости
3
2
Образцы для испытания получают путем вырезания из листа материала, подвергаемого испытанию, специальным штампом круглых образцов диаметром в 11,2 см. В данных испытаниях образцы герметично закрепляли между двумя камерами. В первую камеру подавали кислород с поддержанием постоянной концентрации кислорода; вторую камеру заполняли азотом. Во время проведения испытания для измерения увеличения концентрации кислорода во второй камере в зависимости от времени используют кислородный датчик. Регистрируемое значение представляет собой кислородопроницаемость, выраженную в единицах м/м/час·бар.
Оборудование для испытания состоит из ячейки для испытания, снабженной кислородными датчиками. Характеризующиеся диапазоном 0-100% кислородные датчики Type FY 9600-02 приобретали в компании Ahlbom Mess und Regelungstechnik GmbH, Hoizkirchen, Germany. Ячейка для испытания имеет цилиндрическую форму, и все отверстия ячейки герметизируют для предотвращения какого-либо значительного поступления кислорода. Ячейку для испытания снабжают вентилятором для циркуляции и поддержания в ячейке хорошо перемешанной среды. В ячейку для испытания осуществляли подачу азота. Методика испытания включает соединение кислородного датчика, расположенного во внутреннем пространстве ячеек, с устройством регистрации данных, последующее соединение линии подачи азота с измерительными ячейками, включение в измерительных ячейках вентиляторов, калибровку кислородных датчиков при 12,8-13,0 мВ (≅20,9% кислорода) и расположение образцов для испытания в измерительных ячейках. Измерения осуществляют для образцов, находящихся в сухом состоянии. Устройство регистрации данных характеризуется частотой отсчета в виде одной экспериментальной точки каждые 3 секунды. По истечении 10 секунд открывают линию подачи азота для заполнения измерительных ячеек вплоть до падения показаний всех кислородных датчиков ниже 3,0 мВ (≅5% кислорода). После этого линию подачи азота закрывают и измеряют поток кислорода. Сбор данных продолжают осуществлять вплоть до превышения показания на всех датчиках 10,0 мВ (≅15% кислорода); после этого регистрацию прекращают.
3
2
Оценка результатов в диапазоне содержания кислорода 5%-15% включает считывание показаний данных для каждой индивидуальной измерительной ячейки устройством регистрации данных с программой вычислений и определение среднего значения для трех результатов по ширине ткани для каждой из индивидуальных измерительных ячеек. Вычисления основываются на времени, необходимом для доведения содержания количества кислорода от 5% до 15% в измерительной ячейке для одного образца. Проницаемость Р, определенная по данному методу, выражается в единицах м/м/час·бар.
Определение сопротивления разрыву вследствие развития прокола (РРП)
Сопротивление разрыву вследствие развития прокола (РРП) для образцов определяют в соответствии со стандартом ASTM D 2582 Standard Test Method for Puncture-Propagation Tear Resistance of Plastic Film and Thin Sheeting («Метод испытания на сопротивление разрыву при развитии прокола в пластмассовой пленке и тонких листах»). Данные по РРП для каждого образца получают без каких-либо отклонений от данного метода испытания.
Определение гидростатического сопротивления
2
Начальное гидростатическое сопротивление для каждого образца определяют в соответствии со стандартом ASTM D751 Standard Test Methods for Coated Fabrics (Методы испытаний тканей с покрытием). Образец располагают таким образом, чтобы наружная пленочная поверхность слоистого материала была бы обращена к воде. Давление увеличивают вплоть до разрушения образца. Значение гидростатического давления, при котором образец разрушается, представляет собой определяемое гидростатическое сопротивление. Данное значение приводят в фунтах на один квадратный дюйм (фунт/дюйм).
Определение гидростатического сопротивления после загрязнения при использовании ДЭТА
Гидростатическое сопротивление после загрязнения при использовании ДЭТА (диэтил-мета-толуамида) определяют в соответствии со стандартом ASTM D751 Standard Test Methods for Coated Fabrics (Методы испытаний тканей с покрытием) при указанном далее исключении. Три (3) экземпляра подвергаемого испытанию образца укладывают горизонтально на стеклянную пластинку, имеющую размеры 4 дюйма (10,16 см) на 4 дюйма (10,16 см) на 1/4 дюйма (0,64 см), при этом наружная пленочная поверхность слоистого материала обращена вверх. В центр каждого образца наносили по три (3) капли диэтил-мета-толуамида, содержащего 75% диэтил-мета-толуамида и 25% этанола. После этого поверх образца (или пластинки с образцом) располагают вторую стеклянную пластинку таких же самых размеров и поверх нее устанавливают груз в четыре (4) фунта (1,81 кг). По истечении 16 часов образцы извлекают из пространства между стеклянными пластинками и сразу подвергают испытанию на гидростатическое сопротивление в соответствии с методом испытания на гидростатическое сопротивление в соответствии со стандартом ASTM D, в котором наружная пленочная поверхность слоистого материала обращена к воде.
2
Во время проведения испытания давление увеличивают вплоть до разрушения образца. Значение гидростатического давления, при котором образец разрушается, представляет собой определяемое гидростатическое сопротивление. Данное значение приводят в фунтах на один квадратный дюйм (фунт/дюйм).
Гидростатическое сопротивление после воздействия истирания
Гидростатическое сопротивление после воздействия истирания определяют в соответствии со стандартом ASTM D751 Standard Test Methods for Coated Fabrics (Методы испытаний тканей с покрытием) при следующем далее исключении. Каждый образец для испытания подвергают испытанию на истирание в соответствии со стандартом ASTM Standard Test Method D4966-98 (Тест Мартиндейла). Выбранный истирающий материал представлял собой шерстяной войлок. Слоистый материал располагают таким образом, чтобы истирать в ходе 1000 циклов наружную пленочную поверхность слоистого материала при использовании шерсти в качестве истирающего материала. После этого каждый образец подвергают испытанию на гидростатическое сопротивление в соответствии со стандартом ASTM D 751, при этом образец ориентируют таким образом, чтобы наружная пленочная поверхность была обращена к воде.
Испытание на воздействие пламени в вертикальном положении
Огнестойкость в вертикальном положении определяют в соответствии со стандартом ASTM D 6413 Standard Test Method for Flame Resistance of Textiles (Vertical Test) (Метод испытания тканей на огнестойкость (в вертикальном положении)). В устройстве для испытания на воспламеняемость в вертикальном положении (Model 763 5А от компании United States Testing Co., Inc., Hoboken, NJ) используют газообразный метан (степень чистоты 99%). Размер образца для испытания составляет 3 дюйма (7,62 см) на 12 дюймов (30,48 см). Перед проведением испытания образцы кондиционируют при 70+/-2°F (21+/-1°С) и относительной влажности 65+/-2% в течение, по меньшей мере, 24 часов.
Указывается, что образец успешно прошел испытания на воздействие пламени в вертикальном положении и является огнестойким в случае наличия остаточного пламени в течение менее чем 2 секунды и отсутствия какого-либо наблюдаемого плавления или капания (отсутствие капания расплава) во время проведения испытания.
Испытание для определения предела прочности при разрыве с использованием зажима клеммами
Предел прочности при разрыве для каждого образца определяют в соответствии со стандартом ASTM D 5034 Standard Test Method for Breaking Strength and Elongation of Textile Fabrics (Grab Test) (Метод испытания для определения предела прочности на разрыв и относительного удлинения текстильных материалов (с использованием зажимов)) при использовании «зажима клеммами» образца и постоянной скорости растяжения. Каждый зажим имеет переднюю губку, имеющую размеры 1 дюйм (2,54 см) на 1 дюйм (2,54 см), и заднюю губку, имеющую размеры 1 дюйм (2,54 см) на 3 дюйма (7,62 см), при этом сторона с большим размером перпендикулярна направлению приложения усилия. Перед проведением испытания образцы кондиционируют при 70+/-2°F (21+/-1°С) и относительной влажности 65+/-2% в течение, по меньшей мере, 24 часов. Испытанию подвергают 3 экземпляра одного образца и среднее значение для данных 3 экземпляров приводят в фунтах силы (фунте) как значение предела прочности при разрыве с использованием зажима клеммами.
Испытание на маслоотталкивание
В данных испытаниях класс маслоотталкивания определяют с использованием метода испытания, описанного в документе ААТСС Test Method 118-1983, при проведении испытания для самой внешней пленочной стороны образцов слоистых материалов. На поверхность образца наносят три капли масла для испытания. Непосредственно поверх капель масла располагают стеклянную пластинку. По истечении 3 минут стеклянную пластинку удаляют и с поверхности вытирают все избыточные капли масла. Пленочную сторону образца визуально осматривают для выявления изменения внешнего вида, который указывает на проникновение масла или образование пятен масла для испытания. Класс маслоотталкивания соответствует номеру масла с наивысшим номером, не вызывающего образование видимых пятен на пленочной стороне образца, которая подвергается испытанию.
Истирание (тест Мартиндейла) до испытания на непроницаемость для жидкости (на аппарате Suter)
Испытание, в ходе которое происходит истирание, представляет собой метод испытания, описанный в документе Abrasion Resistance of Textiles (Износостойкость текстильных Материалов), ASTM Standard Test Method D. 4966-98 (Тест Мартиндейла). Образцы слоистых материалов подвергают воздействию трущего движения в ходе 1000 циклов либо по куску шерстяного войлока в качестве истирающего материала, либо того же самого слоистого материала, который испытывается, при этом его наружная пленочная поверхность используется в качестве истирающего материала следующим образом.
2
На столике для испытания располагают квадратный кусок истирающего материала, имеющий размеры, равные приблизительно 5,5 дюйма (13,97 см), а после этого кусок тестируемого слоистого материала того же самого размера. Для разглаживания образцов на столике располагают установочный груз устройства. При нахождении установочный груз на своем месте истирающий материал фиксируют на столике, после этого груз удаляют для осматривания складок или морщин. Затем в держателе образца располагают образец лицевой стороной вниз. Собранный держатель располагают на устройстве с надлежащим истирающим материалом и для приложения давления к каждому образцу добавляли требуемую груз. Величина давления составляла 1,31±0,03 фунт/дюйм (9,0±0,2 кПа). Счетчик выставляют на регистрацию заданных перемещений и устройство запускают. После 1000 циклов проводят визуальный осмотр.
Подвергнутые истиранию образцы визуально осматривали для выявления какого-либо изменения внешнего вида. Образцы перед проведением испытания предварительно выдерживают в помещении для кондиционирования при 70+/-2°F (21+/-1°С) и относительной влажности 65+/-2%, по меньшей мере, четыре часа.
Испытание на непроницаемость для жидкости (на аппарате Suter)
2
Испытание на непроницаемость для жидкости проводят следующим образом. Слоистые материалы подвергают испытанию на непроницаемость для жидкости при использовании модифицированного аппарата для испытания Suter с использованием воды в качестве представительной жидкости для испытания. Воду нагнетают на участке образца, имеющем диаметр, равный приблизительно 4 1/2 дюйма (11,43 см), и герметично зафиксированном двумя резиновыми уплотнениями в зажимном приспособлении. При испытании образцы ориентируют таким образом, чтобы наружная пленочная поверхностью образца была бы поверхностью, на которую нагнетают воду. Давление воды на образец увеличивают до приблизительно 0,7 фунт/дюйм (4,83 кПа) при использовании насоса, соединенного с резервуаром для воды, при этом давление регистрируется надлежащим датчиком и регулируется встроенным клапаном. Образец для испытания располагают под углом и обеспечивают рециркуляцию воды, добиваясь наличия на нижней поверхности образца контакта с водой, но не с воздухом. За поверхностью, противолежащей наружной пленочной поверхности образца, наблюдают в течение 3-х минут для выявления наличия какого-либо количества воды, продавленной через образец. Жидкая вода, обнаруженная на поверхности, интерпретируется как протечка. Категория успешного прохождения испытания (наличие непроницаемости для жидкости) присваивается в случае отсутствия видимой жидкой воды на поверхности образца в течение 3-х минут. Определение «непроницаемый для жидкости», используемое в настоящем документе, относится к образцам, которые успешно прошли данное испытание. Образцы, демонстрирующие наличие какого-либо количества видимой жидкой воды, например, в форме просачивания, точечной протечки и тому подобного, не являются непроницаемыми для жидкости и считаются не прошедшими испытание.
Испытание на оптическую плотность в проходящем свете
Оптическую плотность в проходящем свете при комнатной температуре образцов измеряли при использовании настольного прибора денситометра модели TRX-N, поставляемого компанией Tobias Associates, Inc., Ivyland, Pennsylvania, U.S.A. Устройство состоит из источника света и кремниевого фотодетектора со спектральной чувствительностью, большей чем 20%, в диапазоне от 475 нанометров до 675 нанометров. Данное устройство способно измерять оптическую плотность пленок в режимах как проходящего, так и отраженного света. Для всех измерений использовали режим проходящего света.
Процентное светопропускание представляет собой меру, отражающую количество падающего света, проходящего через образец. Светопропускание определяют по следующему далее уравнению:
(-OD)
T=10
где OD = оптическая плотность.
Для прибора требуется время прогревания, равное приблизительно 10 минутам. Зона испытания имеет приблизительно 3 мм в диаметре, и измеряемый образец должен быть достаточно большим для полного перекрытия зоны испытания. Метод испытания осуществляют следующим образом.
1. Выставляют ноль путем опускания консоли детектора до светового отверстия и нажатия управляющей кнопки.
2. Показания на цифровом индикаторе должны составлять ноль, а если нет, то тогда нажимают и отпускают рычаг ноля.
3. Регистрируют результат.
4. Образец для испытания располагают на световом столике таким образом, чтобы он перекрывал световое отверстие.
5. Консоль детектора опускают до образца, перекрывающего световое отверстие, и нажимают управляющую кнопку.
6. Регистрируют результат на светодиодном дисплее.
7. Для оставшихся образцов повторяют стадии от 5 до 8.
Результат измерения оптической плотности отображается на трех 7-сегментных светодиодных дисплейных устройствах, по одному для каждого цифрового разряда. Для применения в соответствии с данным патентом материал будет рассматриваться как визуально непрозрачный в случае процентного светопропускания, меньшего чем 10%, в диапазоне от 475 нм до 675 нм.
Испытание на водопоглощение
2
При использовании калиброванных весов, которые дают показания с точностью до ближайшего значения 0,1 мг и доступны в компании Mettler Toledo, Columbus, Ohio, номер позиции для продукции AG104, отвешивают квадратный образец, имеющий размеры 8”×8” (20,32 см×20,32 см). После этого образец располагают в гидростатическом приборе для испытания, относящемся к типу, описанному в документе ASTM D751 «Standard Test Methods for Coated Fabrics» section 41 through 49 «Hydrostatic Resistance Procedure В», с круговой зоной воздействия диаметром 4,25” (10,80 см). Образец располагают таким образом, чтобы поверхность слоистого материала, которая должна быть наружной лицевой поверхностью, находилась бы под воздействием воды при 0,7 фунт/дюйм (4,83 кПа) в течение 5 минут. Необходимо соблюдать осторожность для того, чтобы гарантировать отсутствие остаточной воды, приставшей или поглощенной на обратной стороне образца во время размещения или удаления, поскольку это будет изменять показание. После оказания воздействия образец удаляют из прибора для испытания и взвешивают еще раз на вышеупомянутых весах. Весь прирост массы предположительно обуславливается водой, поглощенной в зоне воздействия в виде круга с диаметром 4,25” (10,80 см) вследствие высокого прижимного давления, использующегося для удерживания образца по месту. Водопоглощение определяется по этому участку с использованием следующего далее вычисления для пересчета в граммы на один квадратный метр.
2
Водопоглощение = (конечная масса образца - первоначальная масса образца)/((4,25 дюйм*0,0254 м/дюйм/2)*π)
Следующие далее примеры иллюстрируют осуществление и применение настоящего изобретения, но ограничивают его объем.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
Изготавливают трехслойный слоистый материал, имеющий обращенную наружу набивную наружную пленочную поверхность, неокрашенную внутреннюю пленочную поверхность и содержащий огнестойкий текстильный материал, расположенный между двумя пленочными слоями.
2
2
В качестве огнестойкого текстильного материала используют тканый материал с плотностью 50,9 г/м (1,5 унция/ярд) (удельная прочность элементарного волокна - 1,7 г на денье, штапельное волокно длиной 3,81 см-5,08 см (1,5”-2”) NOMEX Type 462 (93% арамидных волокон NOMEX, 5% арамидных волокон Kevlar, 2% Р-140) Gore PN WCBZOOO) с торговым наименованием Nomex Synergy Lite.
Мембрана из экспандированного политетрафторэтилена (ПТФЭ) изготовлена из ПТФЭ, содержащего (перфторбутил)этилен (ПФБЭ) согласно патентному документу US 6541589, способом, описанным в патентном документе US 3953566. Микропористая мембрана из экспандированного ПТФЭ является паро- и воздухопроницаемой и обладает свойствами, указанными для образца мембраны 1 (M1) в таблице 1.
Слоистый материал изготавливают следующим образом. Одну мембрану приклеивают на одну сторону тканого материала при использовании огнестойкого полиуретанового термоплавкого клея, отверждающегося за счет химической реакции с влагой воздуха, который наносят в форме рисунка в виде сетки из дискретных точек с приблизительно 35%-ной степенью покрытия. При приготовлении огнестойкого полиуретанового клея сначала получают адгезионную смолу согласно патентному документу US 4532316, а затем добавляют в реактор добавки на основе фосфора в количестве, равном приблизительно 20% (масс.) в расчете на массу полимерной смолы для получения уровня содержания элементарного фосфора, равного приблизительно 3% (масс.) в расчете на массу смеси адгезивной смолы.
Клей наносят на первую микропористую мембрану из экспандированного ПТФЭ. После этого на покрытую клеем сторону первой микропористой экспандированной пленки в каландровых зажимных валах приклеивают первой стороной текстильный материал для получения двухслойного (2) слоистого материала. После отверждения клея в течение приблизительно 24 часов в условиях окружающей среды на вторую сторону тканого материала (сторону, противолежащую первой мембране) приклеивают вторую микропористую мембрану из экспандированного ПТФЭ путем нанесения того же самого клея на вторую микропористую мембрану из экспандированного ПТФЭ и последующего приклеивания ее к текстильной стороне ранее созданного двухслойного (2) слоистого материала. Клей наносят в форме рисунка в виде сетки из дискретных точек с приблизительно 35%-ной степенью покрытия. В результате получают трехслойный слоистый материал, имеющий как на наружной, так и на внутренней поверхностях микропористую мембрану из экспандированного ПТФЭ.
Для получения набивной наружной пленочной поверхности слоистого материала на поверхности одной мембраны трехслойного слоистого материала осуществляют печать краской на основе растворителя, способной смачивать фторполимерные мембраны. На поверхности мембраны трехслойного слоистого материала печатают камуфляжный рисунок с использованием многоцветных пигментсодержащих красок на основе растворителя и сольвентного струйного принтера Epson. Краску на основе растворителя выбирают таким образом, чтобы она смачивала поверхность микропористой фторполимерной мембраны, характеризующуюся низкой поверхностной энергией, и была способна образовывать необходимые капли на печатающей головке струйного принтера. Используемые пигменты имеют средний размер частиц меньше чем приблизительно 250 нм.
2
Использование фторуглеродного полимерного связующего и смачивающих веществ позволяет сделать набивную микропористую пленку из экспандированного ПТФЭ олефобной. Состав связующего получают путем перемешивания приблизительно 2,6 г продукта Witcolate ES2 (30%-ный раствор) (Witco Chemicals/Crompton Corporation, Middlebury, CT), приблизительно 1,2 г 1-гексанола (Sigma-Aldrich Chemical Corporation, St. Louis, МО) и приблизительно 3,0 г фторполимера (AG8025, Asahi Glass, Japan) в приблизительно 13,2 г деионизованной воды. На набивную микропористую пленку из экспандированного ПТФЭ вручную роликом наносят покрытие из данной смеси до получения удельного веса покрытия, равного приблизительно 3 г/м. Покрытие отверждают при 190°С в течение 2,5 минут.
2
2
Полученная олеофобная набивная микропористая наружная поверхность из экспандированного ПТФЭ трехслойного слоистого материала характеризуется классом по маслу 6. Некоторые свойства и результаты испытаний полученного трехслойного слоистого материала показаны в таблицах 2 и 3. Удельный вес слоистого материала составляет приблизительно 112 г/м (3,3 унция/ярд).
Таблица 1
Свойства мембраны
Образец мембраны
M1
M2
M3
Масса/площадь (г/м<sup>2</sup>)
20
30
18
плотность (г/см<sup>3</sup>)
0,66
0,7
0,46
толщина (мкм)
30
50
39
Число Герли (секунда)
21
120
10
средний размер проточных пор (нм)
200
90
250
прочность на разрыв при воздействии шарика (Н (фунт<sub>с</sub>))
89,0 (20)
196 (44)
75,6 (17)
максимальная нагрузка (L/T/среднее значение) (Н)
8/19/14
20/48/34
6/13/10
модуль упругости (L/T/среднее значение) (МПа)
29/158/94
25/255/140
12/68/40
ППРМ (L/T/среднее значение) (МПа)
55/145/100
20/221/120
50/106/78
ударная прочность (L/T/среднее значение) (МПа)
24/20/22
64/40/52
19/13/16
Таблица 2
Свойства слоистого материала
№ образца
Удельный вес (г/м<sup>2 </sup>(унция/ярд<sup>2</sup>))
СПВП (г/м<sup>2</sup>/день)
Число Герли (сек)
Проницаемость по О<sub>2</sub>
1
112 (3,3)
18000
83
6
5
88,2 (2,6)
16000
64
6
7
47,5 (1,4)
23000
145
6
Пример 2
Изготавливают трехслойный слоистый материал, имеющий обращенную наружу наружную пленочную поверхность и содержащий пористую внутреннюю пленку и огнестойкий текстильный материал, расположенный между двумя пленочными слоями, при этом наружную и внутреннюю пленочные поверхности окрашивают черным красителем.
Пленочные слои получают из микропористых мембран из экспандированного ПТФЭ, описанных в примере 1. Перед приклеиванием на огнестойкий текстильный материал, как описано в примере 1, поверхность пористых мембран для придания олеофобности обрабатывают латексом (водной дисперсией) органического полимера, имеющего отходящие от основной цепи перфторалкильные боковые цепи, приобретенного в компании W.L.Gore & Associates, Inc., полученного согласно примеру 1 В в патентном документе US 5539072 и содержащего приблизительно 0,7% (масс.) технического углерода (Vulcan XC72, Cabot Corporation, Boston, MA). Полученные в результате обработки мембраны, имеющие углеродное покрытие, высушивают при температуре 200°С. После высушивания пленки с покрытием характеризовались классом по маслу 6. Число Герли для каждого образца после нанесения на мембрану олеофобного покрытия практически не изменилось, что указывает на то, что поры все еще открыты. Получающиеся в результате обработки микропористые мембраны из экспандированного ПТФЭ с покрытием в настоящем документе называют пленочными слоями.
Пленочные слои и огнестойкий текстильный материал склеивают согласно примеру 1 при использовании тех же самых клея и способа нанесения клея, описанных в примере 1, для получения трехслойного слоистого материала, имеющего идентичные наружную и внутреннюю пленочные поверхности.
2
2
Готовый трехслойный слоистый материал имеет окрашенные в черный цвет внутреннюю и наружную пленочные поверхности и вес, равный приблизительно 112 г/м (3,3 унция/ярд). Слоистые материалы подвергают испытанию на светонепроницаемость и измеряют процентное светопропускание согласно испытанию на оптическую плотность в проходящем свете, описанному в настоящем документе. Результаты приведены в таблице 4.
Таблица 4
Светопропускание слоистых материалов.
№ образца
Процентное светопропускание
2
0,01
3
0,01
5
0,01
7
5,0
Пример 3
Изготавливают трехслойный слоистый материал, имеющий обращенную наружу набивную наружную пленочную поверхность и содержащий внутреннюю пористую пленку, окрашенную в черный цвет, и огнестойкий текстильный материал, приклеенный между двумя пленочными слоями.
Микропористые мембраны получают согласно примеру 1. Один слой микропористой мембраны из экспандированного ПТФЭ окрашивают в черный цвет согласно способу, используемому в примере 2, для получения окрашенного пленочного слоя. Окрашенную пленку приклеивают на огнестойкий текстильный материал, как описано в примере 1, для получения двухслойного слоистого материала. На огнестойкий текстильный слой двухслойного слоистого материала приклеивают вторую микропористую мембрану, полученную согласно примеру 1, для получения трехслойного слоистого материала. Окрашенная в черный цвет пленка образует пористую внутреннюю пленку слоистого материала.
2
2
На поверхности мембраны, расположенной на стороне трехслойного слоистого материала, противоположной пленочному слою, окрашенному в черный цвет, наносят методом печати камуфляжный рисунок в виде пустынного ландшафта, получая набивную наружную пленочную поверхность слоистого материала. Печать на наружной пористой пленке проводят способом согласно примеру 1. Готовый трехслойный слоистый материал имеет окрашенную внутреннюю и наружную пленочную поверхность с напечатанным рисунком, и его удельный вес равен приблизительно 112 г/м (3,3 унция/ярд), а светопропускание составляет приблизительно 0,01%.
Пример 4
Изготавливают трехслойный слоистый материал, имеющий обращенную наружу олеофобную наружную пленочную поверхность с напечатанным рисунком и содержащий окрашенную в черный цвет пористую внутреннюю пленку и огнестойкий текстильный материал, приклеенный между двумя пленочными слоями.
2
На наружную пленочную поверхность с напечатанным камуфляжным рисунком трехслойного слоистого материала из примера 3 наносят олеофобное покрытие следующим образом. После печати на наружную пленочную поверхность с напечатанным рисунком слоистого материала наносят покрытие из 2-пропанола (Sigma-Aldrich Chemical Corporation, St. Louis, МО) таким образом, чтобы наружная пористая пленка с напечатанным рисунком стала бы полностью влажной. Непосредственно после этого менее чем через 30 секунд на нее наносят покрытие из раствора фторполимера, полученного в результате перемешивания приблизительно 6 г фторуглерода (AG8025, Asahi Glass, Japan) в приблизительно 14 г деионизованной воды. На поверхность наружной пористой пленки вручную наносят покрытие из данной смеси с помощью валика до получения удельного веса покрытия, равного приблизительно 3 г/м. Слоистый материал с покрытием отверждают при температуре приблизительно 180°С в течение 2 минут.
2
2
Готовый трехслойный слоистый материал имеет окрашенную внутреннюю пленочную поверхность и олеофобную наружную пленочную поверхность с напечатанным рисунком, характеризующуюся классом по маслу 6, а удельный вес материала составляет приблизительно 112 г/м (3,3 унция/ярд).
Пример 5
Получают двухслойный слоистый материал, имеющий обращенную наружу наружную пленочную поверхность и содержащий огнестойкий текстильный материал.
2
2
В качестве огнестойкого текстильного материала используют тканый текстильный материал с плотностью 50,9 г/м (1,5 унция/ярд) (удельная прочность элементарного волокна - 1,7 на денье, Gore PN WCBZOOO) и торговым наименованием Nomex Synergy Lite, описанный в примере 1. Микропористая мембрана из расширенного ПТФЭ соответствует примеру 1, и для получения окрашенной наружной пленочной поверхности ее окрашивают в соответствии со способом, описанным в примере 2.
2
2
Способ получения слоистого материала заключается в следующем. Окрашенную наружную пористую пленку приклеивают к тканому текстильному материалу при помощи огнестойкого термоплавкого полиуретанового клея, отверждающегося за счет химической реакции с влагой воздуха, описанного в примере 1 и нанесенного в соответствии с примером 1. Двухслойный слоистый материал имеет удельный вес приблизительно 88,2 г/м (2,6 унция/ярд), при этом светопропускание материала составляет приблизительно 0,01%. Двухслойный слоистый материал подвергали испытанию на непроницаемость для жидкости после истирания, результаты которого приведены в таблице 5. Дополнительные результаты представлены в таблицах 2 и 3.
Таблица 5
Непроницаемость для жидкости (испытание на аппарате Suter) для слоистых материалов до и после воздействия истиранием
Образец слоистого материала
Непроницаемость для жидкости (испытание на аппарате Suter: 3 минуты при ~4,83 кПа (~0,7 фунт/дюйм<sup>2</sup>))
Первоначальная
После истирания в виде пленка/пленка
После истирания в виде шерсть/пленка
Пример 5 (M1/текстиль)
Успешное прохождение
Успешное прохождение
Успешное прохождение
Пример 6 (М3/текстиль)
Успешное прохождение
Непрохождение
Непрохождение
Пример 6
Получают двухслойный слоистый материал, имеющий обращенную наружу наружную пленочную поверхность и содержащий огнестойкий текстильный материал.
Получают паро- и воздухопроницаемую микропористую политетрафторэтиленовую (ПТФЭ) мембрану, обладающую свойствами, указанными в таблице 1 (мембрана М3). Мембрану приклеивают на слой огнестойкого текстильного материала (описанного в примере 1) в соответствии со способом в примере 1.
Двухслойный слоистый материал из примера 5 сравнивали с двухслойным слоистым материалом из примера 6 в ходе испытания на непроницаемость для жидкости, описанного в настоящем документе. После 1000 циклов истирания по Мартиндейлу слоистый материал, содержащий мембрану М3, имел протечку воды. Слоистый материал, полученный в примере 5, демонстрировал долговременную непроницаемость для жидкости, не обнаруживая какой-либо протечки после такого же испытания на истирание.
Пример 7
Получают двухслойный слоистый материал, содержащий две микропористые пленки из экспандированного фторполимера, приклеенные друг к другу.
В соответствии с примером 1 получают первую микропористую мембрану из экспандированного ПТФЭ, обладающую свойствами, приведенными в таблице 1 (мембрана M1), которая образует наружную пленочную поверхность слоистого материала. Мембрану окрашивают в черный цвет в соответствии с примером 2. Вторую мембрану из ПТФЭ изготавливают с использованием ПТФЭ смолы, описанной в примере 1 и экспандированной способами, предложенными в патентном документе US 3953566, в результате чего получают микропористый материал, обладающий свойствами, представленными в таблице 1 (мембрана М2), и образующий пористую внутреннюю пленку двухслойного слоистого материала.
2
Мембраны приклеивают друг к другу с помощью огнестойкого термоплавкого полиуретанового клея, отверждающегося за счет химической реакции с влагой воздуха и подобного клею, описанному в примере 1, за исключением содержания в нем добавки на основе фосфора в количестве 40% (масс.) вместо 20% (масс.) в клее, используемом в примере 1, вследствие чего содержание элементарного фосфора равно приблизительно 6% (масс.) в расчете на совокупную массу клея. Клей наносят в виде рисунка в форме сетки из дискретных точек с получением 20%-ной степени покрытия клеем. Получают слоистый материал, имеющий наружную пленочную поверхность, которую окрашивают. Готовый двухслойный слоистый материал имеет удельный вес приблизительно 47,5 г/м (1,4 унция/ярд), при этом светопропускание материала составляет приблизительно 5%. Результаты испытания слоистого материала представлены в таблицах 2 и 3.
Пример 8
Слоистый материал, имеющий наружную пленочную поверхность с олеофобным покрытием, подвергают испытанию на водопоглощение и сравнивают со слоистыми материалами, имеющими текстильные наружные слои с покрытием.
2
Слоистый материал в примере 8 изготавливают из мембраны согласно примеру 1 и тканого текстильного материала, описанного в приведенном выше примере 1, при этом на мембрану наносят олеофобное покрытие следующим образом. На сторону мембраны слоистого материала наносят покрытие из 2-пропанола (Sigma-Aldrich Chemical Corporation, St. Louis, МО) таким образом, чтобы пленка с напечатанным рисунком стала полностью влажной. Непосредственно после этого менее чем через 30 секунд на нее наносят покрытие из раствора фторполимера, полученного в результате перемешивания приблизительно 6 г фторуглерода (AG8025, Asahi Glass, Japan) в приблизительно 14 г деионизованной воды. На пленочную поверхность вручную наносят покрытие из данной смеси с помощью валика до получения удельного веса покрытия, равного приблизительно 3 г/м. Слоистый материал с покрытием отверждают при приблизительно 180°С в течение 2 минут.
Сравнительный образец 1 представляет собой коммерчески доступный материал, включающий в себя текстильный (плотнотканый) материал из найлона, имеющий слой из микропористого полиуретана на одной стороне и покрытие из стойкого водоотталкивающего средства (СВС) на другой стороне.
2
2
Сравнительный образец 1 подвергали испытанию на водопоглощение на стороне с покрытием из СВС, при этом он имеет водопоглощение, равное приблизительно 11 г/м, а слоистый материал согласно примеру 8, который подвергали испытанию на пленочной стороне, характеризуется водопоглощением, равным приблизительно 3 г/м.
Пример 9
Изготавливают воздухопроницаемую, непроницаемую для жидкости одностенную палатку на два лица, включающую верхнюю часть палатки, имеющую наружную пленочную поверхность, и нижнюю часть палатки.
Верхняя часть палатки выполнена из слоистого материала, полученного в соответствии с примером 3 и имеющего наружную пленочную поверхность с напечатанным рисунком, окрашенную олеофобную внутреннюю поверхность, и содержащего огнестойкий текстильный материал между пленочными слоями. Верхнюю часть палатки соединяют с нижней частью путем использования ниточного шва и располагают таким образом, чтобы наружная пленочная поверхность с камуфляжным рисунком слоистого материала была бы обращена наружу, образуя наружную пленочную поверхность палатки, а окрашенная олеофобная внутренняя пленочная поверхность образовывала бы внутреннюю поверхность палатки.
2
2
Нижняя часть палатки выполнена из трехслойного слоистого материала, содержащего огнестойкий текстильный материал Nomex Synergy Lite (описанный в примере 2), приклеенный к одной стороне непроницаемой мембраны. Противоположную сторону непроницаемой мембраны приклеивают к тканому текстильному материалу из найлона (тканый материал из найлона с плотностью 50,9 г/м (1,5 унция/ярд) Gore PN WMUX337B). Для сведения к минимуму поверхности шва, контактирующей с грунтом, в нижней части палатки используют конструкцию дна в виде «подноса». Для соединения верхней и нижней частей палатки используют ниточный шов и шов герметизируют лентой Gore-Seam Tape (Gore PN 6GSAJ025BLKNM), получая непроницаемое для жидкости соединение.
2
Палатка спроектирована в виде палатки на два лица, имеющей максимальную высоту 99,06 см (39 дюймов), длину пола 218,44 см (86 дюймов), ширину пола 116,84 см (46 дюймов) и площадь пола 2,60 м (28 квадратных футов). Материал пола палатки оборачивают вокруг углов, образованных между стенками палатки и дном палатки. Материал пола палатки поднимается вверх к стенкам палатки на приблизительно 15,24 см (приблизительно 6 дюймов), образуя нижнюю часть палатки. Палатка в соответствии с данным примером имеет по обоим краям открывающиеся дверцы с размерами приблизительно 0,610 м на 0,914 м (приблизительно 2 фута на 3 фута) и вентиляционные отверстия, имеющие размеры приблизительно 15,24 см на 25,40 см (приблизительно 6 дюймов на 10 дюймов) на каждой стороне верхней части палатки.
Полноразмерная палатка на два лица имеет цилиндрическую упаковку диаметром 15,24 см (6 дюймов) и длиной 50,80 см (20 дюймов). Масса данной цилиндрической упаковки палатки, включающей опорные шесты, составляет 2,83 кг (6,25 фунта).
Пример 10
Изготавливают одностенную палатку на одно лицо, включающую верхнюю часть палатки, имеющую наружную пленочную поверхность, и нижнюю часть палатки, показанные на фиг.6а и 6b.
Верхняя часть палатки выполнена из слоистого материала, полученного в соответствии с примером 1. Верхнюю часть палатки соединяют с нижней частью при использовании ниточного шва и верхнюю часть палатки располагают таким образом, чтобы окрашенная наружная пленочная поверхность была обращена наружу, образуя внешнюю пленочную поверхность палатки.
Нижняя часть палатки выполнена из того же самого трехслойного слоистого материала, который использовали в примере 9 для нижней части палатки. Для сведения к минимуму поверхности шва, контактирующей с грунтом, в нижней части палатки использовали конструкцию дна в виде «подноса». Для получения непроницаемого для жидкости соединения ниточный шов герметизируют лентой Gore-Seam Tape (Gore PN 6GSAJ025BLKNM). Ниточным швом является шов, покрытый лентой для обеспечения непроницаемости для жидкости. Размеры данной палатки представлены в таблице 6.
Материал пола палатки оборачивают вокруг углов, образованных между стенками и дном палатки. Материал пола палатки поднимается вверх к стенкам палатки на приблизительно 15,24 см (приблизительно 6 дюймов) стенок палатки таким образом, чтобы шов между материалами нижней части и верхней части палатки не находился бы на сгибе. Палатка согласно данному примеру имеет сбоку открывающуюся дверцу с размерами приблизительно 0,610 м на 1,22 м (приблизительно 2 фута на 4 фута), но не имеет никаких вентиляционных отверстий.
Полноразмерная палатка на одно лицо имеет цилиндрическую упаковку диаметром 10,16 см (4 дюйма) и длиной 35,56 см (14 дюймов). Масса данной цилиндрической упаковки палатки, включающей опорные шесты, составляет 0,998 кг (2,2 фунта). Данную палатку на одно лицо сравнивали с известной коммерческой двустенной палаткой подобной конструкции (Mountain Hardwear Sprite 1 (обозначаемой в настоящем документе как MHW)).
Таблица 6
Сопоставление одностенной палатки с известной двустенной палаткой
MHW Sprite 1
Палатка согласно примера 10
Масса упаковки
3,45 фунта/1,57 кг
0,998 кг (2,2 фунта)
Пол палатки
Ткань из полиамидных нитей (найлон) с видом переплетения taffeta толщиной 70D с полиуретановым покрытием, которое "держит" 3000 мм водяного столба.
Трехслойный слоистый материал WMUX337607CZ
Ткань откидного полотнища
Ткань из полиэстровых нитей с видом переплетения taffeta толщиной 75 D с полиуретановым покрытием, которое "держит" 1500 мм водяного столба.
Не требуется
Шесты
Atlas7001
Atlas7001
Ткань полога (а)
Найлоновая вязаная сетка толщиной 20D
Пленка-текстиль-пленка в 3 слоя
Ткань полога (b)
Ткань из полиэстровых нитей с видом переплетения ripstop, толщиной 68 D, с водоотталкивающим покрытием сверху
Не требуется
Площадь пола
17,50 кв. фут/1,63 кв.м
17,50 кв. фут/1,63 кв.м
Площадь тамбура
5,00 кв. фут/0,46 кв.м
5,00 кв. фут/0,46 кв.м
Внутренняя высота
3,08 фута/93,98 см
3,08 фута/93,98 см
Диаметр упаковки
6,00 дюйма/15,24 см
4,00 дюйма (10,16 см)
Длина упаковки
19,00 дюйма/48,26 см
18,00 дюйма (45,72 см)
Объем упаковки
536 дюйм<sup>3</sup> (8,78 дм<sup>3</sup>)
226 дюйм<sup>3</sup> (3,70 дм<sup>3</sup>)
В дополнение к воздухопроницаемости и непроницаемости для жидкости одностенная палатка согласно примеру 10 имеет меньшую массу и меньший объем упаковки по сравнению с известной палаткой.
Несмотря на то что в настоящем описании показаны и описаны конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, оно не должно ограничиваться представленными чертежами и описанием. Должно быть очевидным то, что в рамках объема приведенной ниже формулы изобретения могут быть включены и осуществлены изменения и модификации.