ДВУСТОРОННИЙ КАМУФЛЯЖНЫЙ МАТЕРИАЛ
DOUBLE-SIDED CAMOUFLAGE MATERIAL

Область техники
Изобретение относится к камуфляжным материалам вообще, и более конкретно, к двустороннему камуфляжному материалу, который обладает управляемыми отражающими свойствами как в околоинфракрасном, так и в коротковолновом инфракрасном диапазонах спектра электромагнитного излучения с обеих сторон одежды, имея при этом высокую воздухопроницаемость с обеих сторон материала.
Уровень техники
Камуфляжные текстильные материалы, используемые охотниками и военными, обычно обеспечивают камуфлирование в видимом диапазоне спектра электромагнитного излучения (в диапазоне длин волн 400-700 нм). За счет широкого разнообразия окружающей среды в мире существует много различных камуфляжных материалов, включающих, материалы, обладающие камуфляжными свойствами как в видимом диапазоне, так и в невидимом диапазоне. Разнообразие окружающих сред (например, от лесистой местности до пустынь) требует применения разнообразных цветов и рисунков для создания этих камуфляжных текстильных материалов. Например, в военном камуфляже для лесистой местности в материалах часто используются четыре цвета: черный, койот, хаки и зеленый. В военном камуфляже для пустыни в текстильных материалах часто используются четыре цвета: хайлэнд, светлый койот, городской желто-коричневый и светлый желто-коричневый. Даже в рамках этих двух примеров существует множество вариантов оттенков в видимом спектре. Текстильные изделия с камуфляжным рисунком для видимого спектра обычно изготавливают путем печати камуфляжного рисунка на неокрашенной (неотделанной) текстильной (например, тканой, вязаной, нетканой и т.д.) поверхности или при помощи полученных из окрашенного прядильного раствора нитей, которые затем ткутся или сплетаются в камуфляжный рисунок с использованием, например, жаккардового процесса.
В некоторых приложениях желательно использование текстильных материалов, которые обеспечивают камуфляжные свойства в других областях электромагнитного спектра (например, за пределами видимого диапазона). В частности, достижения в усилении изображений, используемых в оборудовании ночного видения, повысили необходимость усовершенствования камуфляжа в околоинфракрасном (например, 700-900 нм) и коротковолновом инфракрасном (например, 900-1700 нм) спектрах электромагнитного излучения. Типичное оборудование ночного видения усиливает низкоинтенсивное электромагнитное излучение в видимом, околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном спектрах и при этом обладает особой чувствительностью в зонах околоинфракрасного и коротковолнового инфракрасного спектров. Подобно камуфляжу для видимого спектра камуфляж для околоинфракрасного и коротковолнового инфракрасного спектров позволяет материалу и, следовательно и тому, кто одет в этот материал, или конструкции, покрытой этим материалом, сливаться с окружающей средой. Основным отличием является то, что в отличие от камуфляжа для видимого спектра, камуфляж для околоинфракрасного и коротковолнового инфракрасного спектров не предполагает дополнительной сегментации отдельных полос спектра (которая в видимом диапазоне вызывает разделение цветов). Поэтому эффективный камуфляж для околоинфракрасного и коротковолнового инфракрасного спектров требует, чтобы материал имел соответствующий баланс отражательной способности или коэффициента отражения и коэффициента пропускания/поглощения по всей ширине околоинфракрасного и коротковолнового инфракрасного спектров. Кроме того, способность регистрации и идентификации объекта при помощи усилителей изображения (таких как очки ночного видения) также зависит от способности деформирования силуэта или формы объекта.
Традиционные средства для достижения требуемых камуфлирующих свойств как в видимом, так и в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах спектра представляют собой процесс печати, в котором неокрашенный текстиль или текстиль, окрашенный базовым оттенком, подвергается печати с одновременным получением множества цветов (в видимом диапазоне спектра) и уровней отражательной способности в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах. Наиболее часто для изменения отражательной способности получаемого текстиля в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах углеродная сажа добавляется в краску для камуфляжной печати или наносится на материал в различных количествах.
Недостатком данной методики является то, что углерод может оказывать отрицательное влияние на требуемый оттенок камуфляжного текстиля в видимом спектре, и это часто приводит к компромиссу между обеспечением соответствующего камуфлирования в видимом и околоинфракрасном спектрах, особенно в средах, в которых требуются чрезвычайно светлые оттенки, таких как пустыни. Кроме того, поверхностная обработка текстиля таким углеродным средством приводит к получению текстильного материала со слабой долговечностью камуфляжных свойств в околоинфракрасном диапазоне, поскольку поверхностное углеродное покрытие может легко смываться и стираться при эксплуатации.
Еще одной проблемой при создании камуфляжного текстиля, пригодного для описанных приложений, является необходимость обеспечения комфорта для пользователя. В открытых средах для обеспечения комфорта при разнообразных погодных условиях требуется, чтобы текстиль и получаемые из него изделия были непроницаемы для жидкостей и пропускали воздух для оптимального комфорта. Однако обеспечение защиты от воздействия окружающей среды за счет нанесения или наклеивания непроницаемых для жидкости и пропускающих воздух пленок или покрытий может также влиять на камуфлирующие свойства текстиля в видимом, околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах. Например, в конкретном случае применения непроницаемой для жидкости и пропускающей воздух пленки, содержащей микропористый политетрафторэтилен, пленка из политетрафторэтилена часто повышает общую отражающую способность в околоинфракрасном спектре, а также, возможно, и в видимом спектре, что приводит к нежелательным компромиссам между долговечностью защиты от воздействий окружающей среды и камуфлирующими свойствами в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах.
Последние усовершенствования военного камуфляжа улучшили характеристики в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном участках спектра. Таким образом, в данной области техники существует потребность в разработке камуфляжа, который обеспечивает камуфляжную защиту как в околоинфракрасном, так и в коротковолновом инфракрасном спектрах, а также обеспечивает требуемые физические и защитные свойства, необходимые для обеспечения комфорта, желательного для одежды из камуфляжного материала.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является разработка двустороннего изделия, которое включает (1) центральную структуру, включающую полиуретановый слой, расположенный между первой пленкой с микропорами и второй пленкой с микропорами, на которой имеется олеофобный слой, содержащий по меньшей мере одну добавку, подавляющую инфракрасное излучение, (2) первый текстильный слой, расположенный на первой пленке с микропорами, и (3) второй текстильный слой, расположенный на второй пленке с микропорами. Характеристики подавления инфракрасного излучения на одной поверхности двустороннего изделия отличаются от характеристик противоположной поверхности двустороннего изделия. Первый текстильный слой приклеен к первой пленке с микропорами, а второй текстильный слой приклеен ко второй пленке с микропорами. Первая и вторая пленка с микропорами может представлять собой расширенный политетрафторэтилен. В одном примере осуществления олеофобный слой является фторакрилатным олеофобным покрытием, а подавляющим инфракрасное излучение добавочным элементом является углерод. Камуфлирующий материал по изобретению проявляет камуфлирующие свойства в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах длин волн спектра электромагнитного излучения с обеих сторон материала. В частности, обе поверхности двустороннего изделия обладают средней отражательной способностью менее чем около 75% или меньше от диапазона длин волн от около 700 нм до около 900 нм и средней отражательной способностью менее чем около 85% в диапазоне длин волн от около 900 нм до около 1700 нм.
Другой задачей настоящего изобретения является разработка двустороннего изделия, которое включает (1) центральную структуру, включающую полиуретановый слой, расположенный между первой пленкой с микропорами и второй пленкой с микропорами, на которой имеется олеофобный слой, (2) первый текстильный слой, расположенный на первой пленке с микропорами, и (3) второй текстильный слой, расположенный на второй пленке с микропорами. Вторая пленка с микропорами содержит внутри по меньшей мере одну добавку, подавляющую инфракрасное излучение. В примерах осуществления подавляющая инфракрасное излучение добавка распределена по пленке с микропорами. Первый адгезионный слой соединяет первый текстильный слой с первой пленкой с микропорами, а второй адгезионный слой соединяет второй текстильный слой со второй пленкой с микропорами. Характеристики подавления инфракрасного излучения на одной поверхности двустороннего изделия отличаются от характеристик противоположной поверхности двустороннего изделия. Кроме того, способность пропускать водяные пары с противоположных сторон двустороннего изделия является по существу одинаковой. В некоторых примерах осуществления изобретения вторая пленка с микропорами подвергается различных уровней добавок, подавляющих инфракрасное излучение, для создания множества зон отражения.
Еще одной задачей настоящего изобретения является разработка двустороннего изделия, которое включает (1) подавляющий инфракрасное излучение слой, включающий полиуретановый слой, расположенный между первой пленкой с микропорами и второй пленкой с микропорами, на которой имеется покрытие, содержащее по меньшей мере один краситель и по меньшей мере одну подавляющую инфракрасное излучение добавку, где вторая пленка с микропорами формирует первую внешнюю поверхность, (2) текстильный слой, расположенный на первой пленке с микропорами, где текстильный слой формирует вторую внешнюю поверхность, и (3) адгезионный слой, расположенный между текстильным слоем и первой пленкой с микропорами. Покрытие включает достаточное количество красителя для окрашивания второй пленки с микропорами и подавляющих инфракрасное излучение добавок для обеспечения отражающих свойств в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах. Пропечатанная пленка с микропорами окрашена по меньшей мере на 90% внешней поверхности.
Еще одной задачей изобретения является разработка двустороннего изделия, которое включает (1) центральную первую пленку с микропорами, приклеенную ко второй пленке с микропорами, на которой имеется олеофобный слой, содержащий по меньшей мере одну добавку, подавляющую инфракрасное излучение, (2) первый текстильный слой, расположенный на первой пленке с микропорами, и (3) второй текстильный слой, расположенный на второй пленке с микропорами. Характеристики подавления инфракрасного излучения на одной поверхности двустороннего изделия отличаются от характеристик противоположной поверхности двустороннего изделия. Первая и вторая пленки с микропорами могут склеиваться при помощи непрерывного или прерывистого клеящего вещества. В альтернативном варианте первая пленка с микропорами и вторая пленка с микропорами может формировать центральную структуру при отсутствии клеящего вещества. В одном примере осуществления первая пленка с микропорами имеет покрытие, которое содержит по меньшей мере одну подавляющую инфракрасное излучение добавку. Первая и вторая пленки с микропорами могут представлять собой расширенный политетрафторэтилен.
Признаком настоящего изобретения является то, что две внешние поверхности двустороннего материала имеют различную отражающую способность в инфракрасном диапазоне.
Также признаком настоящего изобретения является то, что двусторонние материалы обладают высокой воздухопроницаемостью и имеют исключительно малый вес.
Еще одним признаком настоящего изобретения является то, что и камуфляж для пустыни, и камуфляж для лесистой местности присутствуют в едином двустороннем изделии, которое обеспечивает камуфлирование в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах длин волн электромагнитного спектра с обеих сторон изделия.
Еще одним признаком настоящего изобретения является то, что отражающая способность в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах может подбираться за счет изменения количества подавляющей инфракрасное излучение добавки, присутствующей в слое расширенного политетрафторэтилена.
Краткое описание чертежей
Преимущества данного изобретения очевидны из рассмотрения нижеследующего подробного описания изобретения, в особенности, в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:
на фиг. 1 схематично показан двусторонний камуфляжный материал, включающий центральную структуру, которая включает полиуретановый слой, расположенный между первой пленкой с микропорами и второй пленкой с микропорами, и два направленных наружу текстильных материала в соответствии с одним примером осуществления изобретения;
на фиг. 2 схематично показан двусторонний камуфляжный материал, включающий слой, подавляющий инфракрасное излучение, который включает полиуретановый слой, расположенный между первой пленкой с микропорами и второй пленкой с микропорами, на котором имеется покрывающий состав, который содержит по меньшей мере один краситель и по меньшей мере одну подавляющую инфракрасное излучение добавку в соответствии с другим примером осуществления изобретения;
на фиг. 3 схематично показан двусторонний камуфляжный материал, включающий подавляющий инфракрасное излучение слой, который содержит два слоя расширенного политетрафторэтилена, приклеенных при помощи прерывистого клеящего вещества;
на фиг. 4 схематично показан двусторонний камуфляжный материал, включающий подавляющий инфракрасное излучение слой, который содержит два слоя расширенного политетрафторэтилена, приклеенных при помощи непрерывного клеящего вещества;
на фиг. 5 схематично показан двусторонний камуфляжный материал, включающий подавляющий инфракрасное излучение слой, который содержит два слоя расширенного политетрафторэтилена, приклеенных без помощи клеящего вещества.
Осуществление изобретения
Если не указано иное, все технические и научные термины, применяемые в данном документе, имеют тот смысл, который обычно вкладывается в них специалистами в области техники, к которой относится изобретение. Хотя при реализации или при испытаниях настоящего изобретения могут применяться любые способы и материалы, аналогичные или эквивалентные описанным в данном документе, предпочтительные способы и материалы описаны в данном документе.
На чертежах толщина линий, слоев и зон может быть утрирована для наглядности. Следует понимать, что, когда написано, что элемент, такой как слой, зона, подложка или панель расположен «на» другом элементе, он может находиться непосредственно на другом элементе, либо также могут присутствовать промежуточные элементы. Кроме того, когда написано, что элемент «примыкает» к другому элементу, элемент может непосредственно примыкать к другому элементу, либо могут иметься промежуточным элементы. Следует отметить, что аналогичными позициями на всех фигурах обозначены аналогичные элементы. В контексте данного документа термин «видимый диапазон» обозначает интервал длин волн 400-700 нм, «околоинфракрасный диапазон» обозначает интервал 700-900 нм, а коротковолновый инфракрасный диапазон» обозначает интервал 900-1700 нм спектра электромагнитного излучения. Термины «камуфляжный материал» и «материал» могут использоваться в данном документе, как взаимозаменимые.
Изобретение относится к двустороннему камуфляжному материалу, на одной стороне которого напечатан камуфляжный рисунок для лесистой местности, а на противоположной стороне напечатан камуфляжный рисунок для пустынной местности. Камуфлирующий материал по изобретению проявляет камуфлирующие свойства в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах длин волн спектра электромагнитного излучения. Кроме того, камуфляжный материал одновременно обладает высокой проницаемость для воздуха и исключительно малым весом. Данный материал особенно пригоден для изготовления двусторонней камуфлирующей одежды, такой как куртки и штаны.
Сначала приводится описание для фиг. 1, которая иллюстрирует двусторонний материал 10 в соответствии с по меньшей мере одним вариантом настоящего изобретения. Двусторонний материал 10 представляет собой трехслойную структуру, сформированную из первого текстильного слоя 20, имеющего напечатанный камуфляжный рисунок для лесистой местности, подложки 30 из расширенного политетрафторэтилена (слоя, подавляющего инфракрасное излучение) и второго текстильного слоя 40, имеющего напечатанный камуфляжный рисунок для пустынной местности. Подложка из расширенного политетрафторэтилена содержит полиуретановый слой 60, расположенный между содержащим углерод слоем 50 из расширенного политетрафторэтилена и слоем 70 из расширенного политетрафторэтилена. Содержащий углерод слой 50 из расширенного политетрафторэтилена может быть покрыт углеродом либо углерод может располагаться внутри слоя расширенного политетрафторэтилена. Полиуретановый слой 60 работает в качестве клеящего вещества для склеивания двух слоев 50, 70 из расширенного политетрафторэтилена друг с другом. Могут применяться мембраны из расширенного политетрафторэтилена, имеющие толщину от около 0.2 мил до около 5.0 мил. По меньшей мере в одном примере осуществления толщина мембраны из расширенного политетрафторэтилена меньше либо равна 2.0 мил или меньше либо равна 1.0 мил. Следует отметить, что свойства подавления инфракрасного излучения одной стороны двустороннего материала отличаются от характеристик противоположной стороны. Фраза «свойства подавления инфракрасного излучения» в контексте данного документа означает, что внешние поверхности двустороннего камуфляжного материала имеют разные камуфлирующие свойства при отражении волн околоинфракрасного и коротковолнового инфракрасного диапазонов. Например, одна поверхность может отражать в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах в среде с сухой почвой, противоположная поверхность может отражать в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах среди листвы.
В альтернативных примерах осуществления изобретения содержащий углерод слой 50 из расширенного политетрафторэтилена и слой 70 из расширенного политетрафторэтилена склеены клеящим веществом, как показано на фиг. 3 и 4. В частности, на фиг. 3 показан двусторонний материал 150, который содержит центральную структуру 35 (подавляющий инфракрасное излучение слой), в которой содержащий углерод слой 50 из расширенного политетрафторэтилена и слой 70 из расширенного политетрафторэтилена склеены при помощи прерывистого клеящего вещества 85.
Двусторонний материал 160, в котором непрерывный клеящий слой 95 склеивает содержащий углерод слой 50 из расширенного политетрафторэтилена и слой 70 из расширенного политетрафторэтилена показан на фиг. 4. На фиг. 5 показан двусторонний материал 170, в котором содержащий углерод слой 50 из расширенного политетрафторэтилена и слой 70 из расширенного политетрафторэтилена склеены без помощи клеящего вещества.
Следует понимать, что в данном документе делается ссылка на расширенный политетрафторэтилен для упрощения описания. Однако, следует понимать, что вместо любого слоя из расширенного тетрафторполимера, описанного в данной заявке, может применяться мембрана из любого расширенного фторполимера. Не накладывающие ограничений примеры расширенных фторполимеров включают расширенный политетрафторэтилен, расширенный модифицированный политетрафторэтилен, расширенные сополимеры политетрафторэтилена, фторированный этилен пропилен и смолу перфторалкокси сополимера, но не ограничиваются данными веществами.
Известны патентные документы, раскрывающие расширенные смеси политетрафторэтилена, расширенный модифицированный политетрафторэтилен и расширенные сополимеры политетрафторэтилена, такие как (без наложения ограничений) US №5708044 на имя Бранка (Branca); US №6541589 на имя Бэйли (Baillie); US №7531611 на имя Сабола (Sabol) и др.; US №11/906877 на имя Форда (Ford); и US №12/410050 на имя Key (Xu) и др. Пористые мембраны, включающие такие полимерные материалы, как полиолефины (например, полипропилен и полиэтилен), полиуретаны, полиэфиры, полиамиды, поливинилы, поливинилхлориды, акрилы, силиконы, эпоксидные смолы, синтетические резины, прочие термоотверждаемые полимеры и сополимеры этих типов, считаются находящимися в сфере изобретения при условии возможности обработки полимерного материала для формирования мембранной структуры, имеющей поры или микропоры. Один способ получения требуемой отражающей способности в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах внутри двустороннего материала заключается в нанесении углеродного покрытия на поверхность пленки или пропитывание поверхности пленки углеродом. Углерод применяется в данном документе для простоты описания. Следует понимать, что вместо углерода или совместно с углеродом может применяться любая добавка, подавляющая инфракрасное излучение. В одном варианте осуществления, в котором слой 50 из расширенного политетрафторэтилена покрыт слоем углерода, может применяться любой стандартный способ нанесения для размещения покрывающего состава, содержащего углерод, на покрываемый углеродом слой 50 из расширенного политетрафторэтилена. Способы нанесения углеродного покрытия на слой 50 из расширенного политетрафторэтилена включают, без наложения ограничений, перенесение покрытия, трафаретную печать, глубокую печать, струйную печать и нанесение ножевым устройством. Слой 50 из расширенного политетрафторэтилена может подвергаться дополнительным поверхностным обработкам при условии сохранения достаточной пористости подложки 30 из расширенного политетрафторэтилена для обеспечения прохождения испаряющейся влаги. Например, слой 50 из расширенного политетрафторэтилена может подвергаться олеофобной обработке, такой как нанесение фторакрилатового олеофобного покрытия. Следует понимать, что олеофобное покрытие может наноситься в сочетании с нанесением углерода либо перед или после нанесения углеродного покрытия.
Для достижения уникального баланса свойств в видимом диапазоне и в околоинфракрасном электромагнитном диапазоне для двустороннего материала 10 требуется дополнительный компонент, который может уменьшать отражательную способность подложки 30 в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах при сохранении светлого оттенка материала. Следует отметить, что имеется целый ряд добавок, пригодных для снижения отражательной способности в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах, которые могут использоваться вместо описанного выше углерода или в дополнение к нему. Не ограничивающие примеры добавок включают без наложения ограничений такие неорганические материалы, как металлы, оксиды металлов, металлические сплавы, такие как (без наложения ограничений) алюминий, оксид алюминия, антимоний, оксид антимония, титан, оксид титана, селенид кадмия, арсенид галлия и тому подобные сплавы, и органические материалы, такие как (без наложения ограничений) проводящие полимеры и описанные в патентном документе GB 2222608 A.
В одном варианте осуществления, в котором углерод (или другой подавляющий инфракрасное излучение дополнительный компонент) включается внутрь или по существу внутрь слоя 50 из расширенного политетрафторэтилена, подавляющий инфракрасное излучение материал/добавочный компонент (добавочные компоненты), которые обеспечивают подавление околоинфракрасного излучения и инфракрасного излучения в коротковолновом диапазоне, могут либо растворяться в полимерной матрице, либо существовать в виде отдельных частиц. В обоих случаях подавляющие инфракрасное излучение добавки должны быть равномерно или по существу равномерно распределены в полимерной матрице.
2
Количество подавляющих инфракрасное излучение добавок, размещаемых на содержащем углерод слое 50 из расширенного политетрафторэтилена может варьироваться в зависимости от комбинации требуемых свойств. Например, неожиданно оказалось, что весовой уровень углерода порядка 1% обеспечивает эффективное подавление излучения в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах при одновременном отличном обеспечении сохранения оттенка изделий. В содержащем углерод слое из расширенного политетрафторэтилена может(могут) присутствовать подавляющая(ие) инфракрасное излучение добавка(и) в количестве от около 1% до по меньшей мере около 15% от веса или более. При наличии других отражающих материалов (например, TiO и ему подобных) в содержащем углерод слое 50 из расширенного политетрафторэтилена может применяться большее количество углерода для достижения требуемого баланса поглощающих и отражающих свойств в околоинфракрасном, коротковолновом инфракрасном и видимом спектрах. И наоборот, при весовых уровнях углерода порядка 5% и даже при весовых уровнях ниже 1% в отсутствие прочих отражающих материалов в слое 50 из расширенного политетрафторэтилена обнаружено, что получающаяся мембрана будет иметь черный цвет для невооруженного глаза и будет делать более темным оттенок текстильных изделий любого светлого цвета, к которым она прикрепляется. Получаемые в результате текстильные композиты при таких уровнях загрузки существенно и неприемлемо затемняют светлый цвет камуфляжа, к которому они прикрепляются, в видимом диапазоне.
Данное смещение светлого оттенка цвета является особенно проблематичным при дневном свете, когда наиболее важным является камуфлирование в видимом диапазоне спектра. В некоторых примерах осуществления слой 50 из расширенного политетрафторэтилена покрывается переменными слоями подавляющих излучение в инфракрасном диапазоне добавок для создания множества зон отражения (аналогично камуфляжному рисунку, печатаемому на текстильных изделиях). Это обеспечивает включение искажающего излучение в околоинфракрасном/коротковолновом инфракрасном диапазоне рисунка в слой пленки.
Рисунок, наносимый или обеспечиваемый нанесением подавляющего инфракрасное излучение дополнительного компонента, может изменяться множеством способов для получения конкретного требуемого рисунка, искажающего излучение в околоинфракрасном/коротковолновом инфракрасном диапазоне. Следует понимать, что существует множество способов получения различных уровней отражательной способности в пределах содержащего углерод слоя из расширенного политетрафторэтилена, включающих (без наложения ограничений) использование множества слоев дополнительных компонентов, подавляющих инфракрасное излучение, химическое модифицирование, нанесение покрытия на пропитанный полимер (например, пропитанный углеродом слой 50 из расширенного политетрафторэтилена) или их комбинации.
Также в рамках данного изобретения находится изменение отражательной способности в околоинфракрасном/коротковолновом инфракрасном диапазонах путем физического изменения содержащего углерод слоя 50 из расширенного политетрафторэтилена, например путем повышения плотности или шлифовки выбранных зон мембраны из расширенного политетрафторэтилена. Важно, чтобы содержащий углерод слой 50 из расширенного политетрафторэтилена не имел слишком темного оттенка в видимом спектре светового излучения. Например, если подавляющий околоинфракрасное излучение слой является слишком темным, он будет изменять оттенок текстильного изделия с камуфлирующим рисунком для пустыни, за которым он расположен. Возвращаясь к фиг. 1, первый и второй текстильные слои 20, 40 приклеены к подложке 30 из расширенного политетрафторэтилена при помощи соответствующих клеящих слоев 80, 90. Кроме того, первый текстильный слой 20 примыкает к слою 70 из расширенного политетрафторэтилена, а второй текстильный слой 40 примыкает к содержащему углерод слою 50 из расширенного политетрафторэтилена. Для соединения подложки 30 из расширенного политетрафторэтилена и первого и второго текстильных слоев 20, 40 может применяться любой подходящий процесс, такой как глубокое ламинирование, сплавление, соединение путем распыления клеящего вещества и тому подобный процесс.
Клеящее вещество может наноситься прерывисто или непрерывно при условии поддержания возможности пропускания воздуха через камуфляжный материал 10. Например, клеящее вещество может наноситься в форме прерывистых соединений, таких как дискретные точки, или в форме клеящей сетки для склеивания первого и второго текстильных слоев 20, 40 к подложке 30 из расширенного политетрафторэтилена. Первый и второй текстильные слои 20, 40 могут формироваться из тканого, плетеного или нетканого материала и могут содержать такие материалы (без наложения ограничений), как хлопок, вискоза, нейлон, полиэфир и их сочетания. Вес текстильного материала, формирующего первый и второй текстильные слои 20, 40, не имеет конкретных ограничений, за исключением требований приложения. В примерах осуществления текстиль является проницаемым для воздуха. Как обсуждалось выше, на текстильные слои 20, 40 при помощи печати наносится камуфляжный рисунок для лесистой местности и камуфляжный рисунок для пустынной местности, соответственно. Краска, используемая для печати камуфляжных рисунков, содержит материалы, подавляющие околоинфракрасное излучение, такие как углерод, что способствует получению камуфлирующих свойств в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах.
Способы нанесения углеродного покрытия на текстильные слои 20, 40 включают, без наложения ограничений, перенесение покрытия, трафаретную печать, глубокую печать, струйную печать и нанесение ножевым устройством. В другом примере осуществления изобретения двусторонний материал сформирован из первого текстильного слоя 20, имеющего напечатанный камуфляжный рисунок для лесистой местности и подавляющего инфракрасное излучение слоя 120. Подавляющий инфракрасное излучение слой 120 содержит адгезионный слой 60, расположенный между пропечатанным слоем 100 из расширенного политетрафторэтилена и слоем 70 из расширенного политетрафторэтилена. Адгезионный слой может быть полиуретановым. Такой двусторонний материал 110 показан на фиг. 2.
В данном варианте осуществления изобретения покрывающий состав, который включает краситель для окрашивания слоя 100 из расширенного политетрафторэтилена и подавляющие инфракрасное излучение добавки для обеспечения требуемой отражательной способности в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах, наносится на внешнюю поверхность пропечатанного слоя 100 из расширенного политетрафторэтилена. В случаях, когда пропечатанный слой 100 сформирован из расширенного политетрафторэтилена покрывающий состав покрывает или заключает в оболочку узлы и/или волокна структуры расширенного политетрафторэтилена, формируя долговечный эстетичный внешний вид.
Долговечность эстетичного вида может обеспечиваться в некоторых вариантах осуществления изобретения при помощи окрашивающих покрывающих составов, которые содержат пигмент, размеры частиц которого достаточно малы для попадания в поры пористой подложки. Частицы пигмента со средним диаметром менее около 250 нм пригодны для формирования долговечного цвета. Покрывающие составы могут также содержать связующее вещество, обеспечивающее смачивание пористой подложки и связывание пигмента со стенками пор. Для обеспечения требуемой функциональности слоя 100 из расширенного политетрафторэтилена могут выполняться дополнительные обработки. В одном не накладывающем ограничений примере могут проводиться олеофобные обработки для придания слою 100 из расширенного политетрафторэтилена олеофобных свойств.
Множество цветом может наноситься с использованием множества пигментов, либо за счет изменения концентрации одного или большего числа пигментов, либо при помощи обеих методик. Пропечатанный слой 100 из расширенного политетрафторэтилена окрашен по меньшей мере на 90% внешней поверхности пленки. Для печати на внешней поверхности слоя 100 из расширенного политетрафторэтилена может применяться любая стандартная технология печати, описанная в данном документе, которая обеспечивает сохранение свойств подложки 120 из расширенного политетрафторэтилена по пропусканию паров влаги. В одном варианте осуществления изобретения поверхность пленки может окрашиваться при помощи красителя для формирования сплошного цвета или некоторого рисунка. Покрывающие составы, содержащие красители, могут наноситься для обеспечения множества цветов и рисунков, таких как сплошной, камуфляжный и различные распечатываемые рисунки Кроме того, покрывающие составы могут включать один или большее число красителей, пригодных для использования при печати камуфляжных рисунков, таких как рисунки для лесистой и пустынной местностей. В примерах осуществления изобретения покрывающий состав включает койотовый, городской желто-коричневый и светлый желто-коричневый красители, пригодные для печати камуфляжного рисунка для пустынной местности. Прочие составы, которые включают красители с вариацией оттенков, считаются входящими в объем настоящего изобретения.
2
2
2
2
2
2
2
2
Способность проникания водяных паров или воздухопроницаемость важна для обеспечения охлаждения для человека, одетого в костюм, выполненный из двусторонних материалов, описанных в данном документе. Тканевый текстильные изделия, описанные в данном документе, являются воздухопроницаемыми и имеют скорость проникания водяных паров более около 4500 г/м/24 ч, более чем около 8000 г/м/24 ч, более чем около 12000 г/м/24 ч или более чем около 16000 г/м/24 ч, определяемый в соответствии с методом тестирования скорости проникания водяных паров, описываемым в данном документе. Кроме того, скорость проникания водяных паров двустороннего материала неожиданно оказалась одинаковой или по существу одинаковой с обеих сторон варианта осуществления изобретения, изображенного на фиг. 1 и описанного в данном документе. Двусторонние материалы также имеют малый вес и могут иметь удельную массу по площади менее чем около 300 г/м, менее чем около 200 г/м, менее чем около 100 г/мили менее чем около 65 г/м.
Для получения оптимальных результатов в приложениях для околоинфракрасного диапазона желательно контролировать спектральный отклик для создания двустороннего изделия, отражательная способность которого в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах не является ни слишком высокой, ни слишком низкой. Например, слишком высокая отражательная способность в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах по отношению к окружающей среде создает яркий силуэт в приборе ночного видения. И аналогичным образом, слишком низкая отражательная способность по отношению к окружающей среде создает темный силуэт в приборе ночного видения. Для изделий с зонами с различными уровнями отражательной способности (например, с рисунком, размывающим силуэт в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах) обычно имеются зоны, которые обладают очень высокой степенью подавления в околоинфракрасном и/или коротковолновом инфракрасном диапазонах, и зоны, которые имеют среднюю отражательную способность. Следует понимать, что оптимальное значение уровня отражательной способности меняется в зависимости от окружающей среды.
Двусторонние материалы, описанные в данном документе, обеспечивают подавление набегающего электромагнитного излучения в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах длин волн с обеих сторон материала. Данное подавление в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах особенно полезно, поскольку пониженная отражательная способность в этих диапазонах длин волн снижает видимость изделия при наблюдении через прибор ночного видения. Характеристика поглощения в околоинфракрасном диапазоне двустороннего материала обеспечивает среднее отражение около 75% или менее в диапазоне длин волн от около 700 нм до около 900 нм. Характеристика поглощения в околоинфракрасном диапазоне может быть подобрана для обеспечения среднего отражения менее чем около 65%, менее чем около 55% или менее чем около 45% в диапазоне длин волн от около 700 нм до около 900 нм.
Характеристика поглощения в коротковолновом инфракрасном диапазоне двустороннего материала обеспечивает среднее отражение от около 10% до около 85% в диапазоне длин волн от около 900 нм до около 1700 нм. В примерах осуществления изобретения имеется по меньшей мере два, а желательно по меньшей мере три уровня отражательной способности в диапазоне от около 10% до около 85% для обеспечения разделения цветов и оптимального сливания с фоном. Характеристика поглощения в околоинфракрасном диапазоне может быть подобрана для обеспечения среднего отражения менее чем около 85%, менее чем около 75% или менее чем около 65% в диапазоне длин волн от около 900 нм до около 1700 нм.
Уровень отражательной способности, предпочтительный для конкретной окружающей среды, зависит от отражательной способности фона за изделием, которое необходимо скрыть при помощи отражающего материала. Например, как известно в данной области техники, фон из деревьев и листьев имеет отражательную способность около 45-55% в околоинфракрасном диапазоне и около 5-65% в коротковолновом инфракрасном диапазоне. Поскольку для изделия по изобретению возможно обеспечение отражательной способности, близко соответствующей фону из деревьев (или другому фону), изделие будет менее заметным при наблюдении в темноте через прибор ночного видения.
Следует понимать, что уникальным аспектом двусторонних материалов по изобретению является то, что подавляющие инфракрасное излучение добавки отделены от камуфляжа для видимого диапазона на подвергаемой печати поверхности, за счет чего обеспечивается сохранение оттенков камуфляжа для видимого диапазона в пределах технических требований при одновременном обеспечении требуемых характеристик подавления излучения в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах.
Двусторонние материалы, описанные в данном документе, пригодны для применения для различных задач, включающих (без наложения ограничений) формирование двусторонних предметов одежды (например, курток, штанов, пончо, дождевиков), тентов, покрытий, спальных мешков и тому подобных изделий. Предпочтительно двусторонний материал 10 обладает высокой воздухопроницаемостью с обеих сторон материала. Кроме того, двусторонние материалы обладают такой отражательной способностью, как в околоинфракрасном, так и в коротковолновом инфракрасном диапазонах с обеих сторон предмета одежды, которая обеспечивает слияние двустороннего материала с фоном и обеспечение оптимального камуфлирования.
Методы испытаний
Следует понимать, что хотя ниже описаны конкретные методы и оборудование, специалисты в данной области техники могут в качестве альтернативного варианта применять любой другой подходящий метод или подходящее оборудование.
Метод испытания в инфракрасном диапазоне
Данные по отражательной способности должны определяться с обеих сторон многослойной ткани в диапазоне длин волн 600-1700 нм для лесного рисунка и в диапазоне 700-1700 нм для пустынного рисунка с интервалом 20 нм в диапазоне 700-860 нм и с интервалом 100 нм в диапазоне 900-1700 нм при помощи спектрометра относительно стандартных показателей сульфата бария, являющегося предпочтительным эталоном белого цвета. Могут применяться другие эталонные для белого цвета материалы при условии их калибровки по отношению к абсолютно белому цвету, например оксид магния или плитки витролита. Ширина полосы спектра должна быть менее 26 нм при длине волны 860 нм. Измерения отражательной способности могут проводиться либо в монохроматическом, либо в полихроматической режимах.
В полихроматическом режиме спектрометр должен работать с образцами с рассеянным освещением при полном испускании источника, который имитирует либо источник типа А в соответствии со стандартом Международной светотехнической комиссии, либо источник типа D65 в соответствии с тем же стандартом. Замеры для образца должны проводиться как для однослойного, расположенного на фоне шести слоев из той же ткани с тем же оттенком. Замеры должны проводиться минимум для двух разных зон с осреднением данных. Зоны проведения замеров должны быть расположены на расстоянии не менее 6 дюймов от кромки ткани. Линия взгляда на образец должна располагаться под углом не более 10 градусов по отношению к нормали с учетом отраженного компонента. Фотометрическая точность спектрометра должна находиться в пределах 1%, а точность длины волны - в пределах 2 нм. Стандартный размер апертуры устройства измерения цвета должен составлять 0.3725 дюймов в диаметре. Если какой-либо из цветов имеет спектральную отражательную способность вне пределов четырех или более длин волн в диапазоне 700-860 нм, то испытание считается не удачным (в соответствии с документами MIL-PRF-32142 и MC/PD 11-2011 SYSCOM А).
Метод испытания на долговечность (стирка)
Поместить образец ткани размеров 2.0+2.0 футов и при необходимости балласт в автоматическую стиральную машину, для которой задан цикл для несминаемой ткани, с высоким уровнем воды и температурой стирки в теплой воде (100 + 10° - 0° по Фаренгейту). Поместить в стиральную машину 0.5 унции (14 г) стандартного эталонного моющего средства (нефосфатного типа) в соответствии со стандартом 1993 ААТСС без оптических осветлителей. Продолжительность каждого цикла стирки должна составлять 30+5 мин. После стирки поместить образец и балласт в автоматический сушильный барабан, включенный в режим для несминаемой ткани, при температуре 150-160° по Фаренгейту и сушить в течение примерно пятнадцати-тридцати (15-30) или до высыхания. Стиральное оборудование, стиральная машина и сушка должны соответствовать стандарту ААТСС No. 135.
Испытание на скорость проникания водяных паров
Скорость проникания водяных паров для каждого образца определялась в соответствии с общими положениями международного стандарта ISO 15496 за исключением того, что проникание водяных паров образца переводилось в скорость проникания водяных паров (на основании аппаратного проникания водяных паров и с использованием следующего преобразования:
MVTR=(Delta Р* 24)/((1/WVP)+(1+WVPapp)).
Для обеспечения сравнимых результатов образцы приводились в состояние с температурой 73.4±0.4° по Фаренгейту и относительной влажностью 50±2% перед испытанием и температура воды в ванне поддерживалась на постоянном уровне 73.4°±0.4° по Фаренгейту.
2
Скорость проникания водяных паров для каждого образца замерялась один раз и результаты выдавались в единицах г/м - 24 ч.
Примеры
Пример 1
Двусторонний материал для одежды был создан следующим образом. Тканое полотно 30 денье на 30 денье с напечатанным камуфляжным рисунком для лесистой местности MARPAT с включенным в используемую при печати краску углеродом скрепляется следующим образом:
1) Был получен трехслойный пленочный композит толщиной примерно 0.27 нм, состоящий из полиуретанового слоя, расположенного между двумя слоями из расширенного политетрафторэтилена. Данный многослойный элемент был получен в соответствии с общими положениями патентного документа US №5418054 на имя Сана (Sun), за исключением того, что в полиуретановый слой не включался фосфорный или другой негорючий материал. Затем на одну сторону многослойной пленки наносился фторакрилат, углеродосодержащее покрытие (способствующее управлению отражательной способностью в околоинфракрасном диапазоне), как в основном изложено в патентном документе US №2007/0009679 на имя Холкомба (Holcombe) и др. для придания ей олеофобных свойств при одновременном сохранении структуры с микропорами.
2) Скрепление тканевого слоя с рисунком MARPAT для лесистой местности с трехслойным пленочным композитом производилось путем точечного нанесения расплавленного полиуретанового клеящего вещества на непокрытую сторону трехслойного пленочного композита. Пока точки полиуретанового клеящего вещества находились в расплавленном состоянии, ткань размещалась не подвергнутой печати стороной вниз поверх клеящей стороны трехслойного пленочного композита. Данной конструкции давалось время на охлаждение.
3) Полученная связанная конструкция имеющей покрытие стороной пленочного композита вниз располагалась поверх тканого полотна 30 денье на 30 денье с камуфляжным рисунком MARPAT для пустыни. Углерод был включен в краску более темных цветов, применяемую при процессе печати. Скрепленная конструкция и камуфляжная ткань для пустыни после этого скреплялись друг с другом путем нанесения точек расплавленного полиуретанового клеящего вещества на покрытую сторону трехслойного пленочного композита. Пока точки полиуретанового клеящего вещества находились в расплавленном состоянии, ткань размещалась не подвергнутой печати стороной вниз поверх клеящей стороны трехслойного пленочного композита. Данной конструкции давалось время на охлаждение.
4) После отверждения клеящего вещества обе стороны двустороннего материала для одежды обрабатывались веществом, обеспечивающим водонепроницаемость.
Как первоначально, так и после 20 стирок конструкция соответствовала требованиям к отражательной способности в околоинфракрасном диапазоне, изложенным в стандарте MIL-PRF-32142 (для лесного рисунка) и MC/PD 11-2011 SYSCOM А (для пустынного рисунка). Кроме того, конструкция демонстрировала отражательную способность в коротковолновом инфракрасном диапазоне, которая близко совпадала с отражательной способностью фона (сухой почвы и листвы), что указывает на эффективность двусторонней конструкции с точки зрения обеспечения камуфлирования.
Шовная лента выполнялась следующим образом. Получалась тканое полотно 30 денье на 30 денье с камуфляжным рисунком MARPAT для пустыни. Углерод был включен в краску более темных цветов, применяемую при процессе печати. Камуфляжная ткань скреплялась также, как описано выше для фторакрилата, содержащей углерод стороны двухкомпонентной пленки из расширенного политетрафторэтилена/полиуретана (способствующей управлению отражательной способностью в околоинфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах), как в основном описано в опубликованном патентном документе US №2007/0009679, а затем пленочная сторона данной структуры полностью покрывалась полиуретаном.
Пример 2
Двусторонний материал для одежды был создан следующим образом. Тканое полотно 30 денье на 30 денье с напечатанным камуфляжным рисунком для лесистой местности MARPAT с включенным в используемую при печати краску углеродом скрепляется следующим образом:
1) Был получен трехслойный пленочный композит толщиной примерно 0.17 нм, состоящий из полиуретанового слоя, расположенного между двумя слоями из расширенного политетрафторэтилена. Данный многослойный элемент был получен в соответствии с общими положениями патентного документа US №5418054 на имя Сана (Sun), за исключением того, что в полиуретановый слой не включался фосфорный или другой негорючий материал.
2) Скрепление тканевого слоя с рисунком MARPAT для лесистой местности с трехслойным пленочным композитом производилось путем точечного нанесения расплавленного полиуретанового клеящего вещества на трехслойный пленочный композит. Пока точки полиуретанового клеящего вещества находились в расплавленном состоянии, ткань размещалась не подвергнутой печати стороной вниз поверх клеящей стороны трехслойного пленочного композита. Данной конструкции давалось время на охлаждение.
Конструкция демонстрировала отражательную способность в коротковолновом инфракрасном диапазоне, которая близко совпадала с отражательной способностью фона (сухой почвы и листвы), что указывает на эффективность двусторонней конструкции с точки зрения обеспечения камуфлирования.
Изобретение в данной заявке описано выше как в общем виде, так и для конкретных вариантов осуществления. Хотя изобретение изложено на примере вариантов осуществления, считающихся предпочтительными, в рамках общего описания специалисты в данной области техники могут выбрать большое число альтернативных вариантов осуществления. Изобретение не ограничивается только формулировками пунктов формулы изобретения, приводимой ниже.