專利名稱：包括印刷的粒子圖案層的疏油膜和方法
技術領域：
本發(fā)明的領域大體而言涉及復合多孔膜，且具體地涉及具有疏油特性的復合多孔膜和印刷到多孔膜上的不連續(xù)的粒子圖案層。
背景技術：
已知多孔膜可具有由制成膜的材料所限制的至少ー種特性。例如，由意圖用于服裝和服飾的膨體聚四氟乙烯(ePTFE)材料制成的多孔膜具有優(yōu)良的疏水性使得其被認為在相對較低挑戰(zhàn)壓カ下是防水的。但是，ePTFE膜傾向于吸油。這種吸油傾向將影響到已吸油的膜區(qū)域中的疏水性，使得膜的區(qū)域不再被認為是防水的。保護ePTFE膜避免被油污染的ー種已知的方式利用附著到ePTFE膜的連續(xù)的親水薄膜保護ePTFE膜的一側免于油。這種結構是不透氣的，并且親水薄膜必須包含水分來傳輸水分透過該膜。由于存在于親水薄膜中的必需水分而導致較重的服裝。穿戴具有帶親水薄膜的膜的服裝的人常常可能感覺到不舒服，因為包含水分的親水薄膜接觸穿戴者的身體，特別是在冷環(huán)境下。這種不舒適描述為“濕粘”感覺。這種不舒適還由于缺少移動通過服裝的空氣而進一歩加劇，該移動通過服裝的空氣可用于攜帶水分遠離服裝內部。

發(fā)明內容
在一方面，提供一種制造膜結構的方法。該方法包括提供透氣性疏水膜，其具有第一側和第二側；利用含氟聚合物來涂覆膜以將疏油特性賦予該膜；并且將粒子圖案層印刷到膜的第一側上。在另一方面，提供ー種膜結構。該膜結構包括提供透氣性疏水膜，其具有第一側和第二側；涂層，其涂覆到膜的表面上。該涂層包括具有疏油特性的含氟聚合物。該膜結構還包括施加到膜的第一側上的粒子圖案層。在另一方面，提供ー種具有第一層和第二層的衣服。第一層包括織物，第二層包括透氣性疏水膜，其具有第一側和第二側；涂層，其施加到膜的表面上。該涂層包括含氟聚合物且具有疏油特性。該第二層還包括印刷到膜的第一側上的粒子圖案層。


圖1是根據本發(fā)明的一實施例處理的膜的一部分的放大示意圖。圖2是圖1中的膜的一部分的放大截面圖，示出膜上的涂層。圖3是施加到膜上的不連續(xù)圖案層的放大視圖。圖4是圖3所示的膜的放大端視圖。部件列表12 復合膜結構16 膜22 節(jié)點
24纖絲(fibril)
26孔隙
28涂層
28涂覆層
40圖案層
40不連續(xù)的圖案層
42第一側
44織物層
46第二側
具體實施例方式在下文中詳細地描述具有疏油特性和印刷到多孔膜上的不連續(xù)的粒子圖案層的復合膜結構，以及制造復合膜的方法。在示范性實施例中，該復合膜包括透氣性疏水膜，其具有多個孔隙；和施加到膜上的涂層。該涂層具有疏油特性且沉積到膜上而不會阻擋膜的孔隙。該復合膜提供功能的組合，包括透氣性、防水、通氣性、疏油性和優(yōu)于已知膜的增強的耐用特性。圖1為可用于服裝或服飾的復合膜結構12的示范性實施例的示意圖。復合膜結構12是抗風、防水、透濕和透氣的。復合膜結構12為疏水且疏油的且提供保護防止污染劑，諸如以汗液形式的含油體液?！巴笣裥浴庇糜诿枋鏊羝ㄟ^諸如復合膜12的結構傳遞。術語“防水”用于描述復合膜結構12并不被諸如水的挑戰(zhàn)液體“濕潤”或“濕透”且防止挑戰(zhàn)液體透過復合膜結構12。術語“抗風性”用于描述復合膜結構12防止空氣滲透在 0.5英寸水的差壓降下超過每平方英尺大約每分鐘三立方英尺(CFM)但具有某些透氣性以向穿戴層壓織物的人提供增強的舒適感?！巴笟庑浴庇糜诿枋鰪秃夏そY構12允許相對少量， 例如小于每平方英尺大約3CFM的空氣通過它的能力。術語“疏油性”用于描述抵抗由于吸收油、油脂、肥皂、清潔劑或體液(諸如汗液)而污染的材料。復合膜結構12包括未處理或未改性的疏水膜16，其為多孔的且優(yōu)選地為多微孔的，帶有由多個纖絲M互連的多個節(jié)點22的三維矩陣或網格結構。膜16由任何合適材料， 例如膨體聚四氟乙烯(ePTFE)或PTFE織物制成。在一個實施例中，ePTFE至少部分地燒結。 一般而言，至少部分地燒結的纖絲M的大小在直徑方面在大約0. 05微米至大約0. 5微米的范圍內，該直徑在垂直于纖絲M的縱向范圍的方向上取得。節(jié)點22和纖絲M的表面限定多個互連孔隙沈，其以彎曲路徑在膜16的相對主側表面之間完全延伸穿過膜16。在一個實施例中，膜16中孔隙沈的平均大小S足以被認為是微孔的，但可使用任何孔隙大小。在一個示范性實施例中，用于膜16中孔隙沈的合適平均大小S為大約0. 01微米至大約10微米，且在另一實施例中為大約0. 1微米至大約5. 0 微米。在一個示范性實施例中，膜16通過擠壓聚四氟乙烯(PTFE)細粉末粒子(能夠以名稱TEFLON 細粉末樹脂購自DuPont)和潤滑劑的混合物而制成。然后擠出物被壓延。 然后使壓延的擠出物在至少ー個方向且優(yōu)選地兩個方向上“膨脹”或者拉伸，以形成在三維矩陣或網格型結構中連接節(jié)點22的纖絲24。“膨脹”意圖表示充分拉伸超過材料的弾性限度以將永久變形或伸長引入到纖絲對。在一個示范性實施例中，膜16被加熱或“燒結”以減小并最小化ePTFE材料中的殘余應力。但是，在替代實施例中，膜16未燒結或部分地燒結，以適當地用于膜16的預期用途。其它材料和方法可用于形成具有打開孔隙結構的合適膜16。例如，其它合適材料包括但不限于聚烯烴，聚酰胺，聚酷，聚砜，聚醚、丙烯酸和甲基丙烯酸聚合物、聚苯乙烯、 聚氨酷、聚丙烯、聚乙烯、纖維素聚合物及其組合。制造多孔膜的其它合適方法包括發(fā)泡、切片或鑄造合適材料中的任何材料。已知ePTFE雖然具有優(yōu)良的疏水性，但并不親油。也就是說，ePTFE制成的膜16易于通過吸油而污染。一旦發(fā)生這種情況，膜16的油污染區(qū)域被認為“被玷污”，因為孔隙沈易于被挑戰(zhàn)液體(諸如水)濕潤，且膜不再被認為防水。如果挑戰(zhàn)流體或液體可“濕潤”該膜，則可失去玷污的膜16的抗液體滲透性。膜16通常是疏水性的但當挑戰(zhàn)液體最初接觸并濕潤膜的主側且隨后接觸并濕潤膜16中限定孔隙沈的表面時失去其抗液體滲透性。發(fā)生限定互連孔隙沈的表面的漸進濕潤直到濕潤或挑戰(zhàn)液體到達基膜16的相對主側。如果挑戰(zhàn)液體不能濕潤膜16，則保留抗液體滲透性。圖2是復合膜結構12的一部分的放大示意截面圖，其示出形成于膜16上的涂覆層觀。涂覆層觀為疏油涂層，其可增強膜16的疏油性和疏水性而不會危及膜16的透氣性。例如，涂覆層觀可減小膜16的表面能，因此更少的油和油質污染物能濕潤膜16且進入孔隙沈。此外，涂覆層觀可増加油和/或油質污染物相對于膜16的接觸角。涂覆層觀包括聚結的疏油性含氟聚合物固體。盡管涂覆層觀可包括其它含氟聚合物材料，但是在某些實施例中，涂覆層觀由包括含氟聚合物的涂層組合物形成，該含氟聚合物包括帶有氟碳側鏈的丙烯酸基聚合物。發(fā)現側鏈具有相對較低的表面張力，因此需要它們遠離膜16延伸。例如，用于涂覆層觀中的疏油性含氟聚合物在某些實施例中呈全氟烷基丙烯酸共聚物和/或全氟烷基甲基丙烯酸共聚物固體的穩(wěn)定水溶性分散體的形式，諸如但不限于可購 g Wilmington, Delaware ^Ε. I. DuPont de Nemours and Company ^Zonyl 8195>7040> 8412和/或8300的水基分散體。其它合適的含氟聚合物包括但不限于氟化丙烯酸酯、氟化甲基丙烯酸酯、氟化丙烯酸正烷基酯和氟化甲基丙烯酸正烷基酯。在某些實施例中，疏油性含氟聚合物也可包含相對少量的丙酮和乙ニ醇或在聚合反應中使用的其它水溶性溶劑和表面活性剤。在一個實施例中，形成涂覆層觀的涂層組合物包括一定量的疏油性含氟聚合物， 其基于涂層組合物的總重量在大約0. Iwt % (重量百分比)至大約10wt%的范圍內。在另一實施例中，涂層組合物包括在大約0. 5wt%至大約1. 5wt%的范圍內的疏油性含氟聚合物。盡管涂層組合物可包括除了水之外的其它量的溶剤，但是在某些實施例中，形成涂覆層 28的涂層組合物包括在大約40wt%至大約80wt%的范圍內的除水之外的溶劑的量。例如， 在某些實施例中，涂層組合物包括在大約50wt%至大約75wt%的范圍內的除水之外的溶劑的量。盡管涂層組合物可包括其它量的穩(wěn)定劑，但是在某些實施例中，形成涂覆層觀的涂層組合物包括在大約5wt%至50wt%的范圍內的穩(wěn)定劑的量。例如，在某些實施例中，涂層組合物包括在大約15wt%至大約25wt%的范圍內的穩(wěn)定劑的量。形成涂覆層觀的涂層組合物具有使得涂層組合物濕潤膜16中的孔隙沈的表面張カ和相對接觸角，使得孔隙26涂覆有在涂層組合物中的疏油性含氟聚合物固體。但是，在某些實施例中，在涂層組合物施加到膜16上之前利用含溶劑的溶液來濕潤膜16，使得涂層組合物將通過膜孔隙沈且“濕透”膜16的表面。在某些實施例中，穩(wěn)定劑和/或溶劑用于將疏油性含氟聚合物固體的分散體稀釋到預定固體含量?？赡芷谕麎埣臃€(wěn)定劑與溶劑的比例以增加涂層組合物的穩(wěn)定性。但是，必須存在足夠的溶劑以確保濕潤膜16和涂層組合物流到膜孔隙沈內。涂層組合物施加到膜16上，使得節(jié)點22和纖絲M的基本上所有表面至少部分地被濕潤且膜孔隙26未被阻擋。涂層組合物粘附且符合限定膜孔隙沈的節(jié)點22和纖絲M 的表面。不必的是，涂層組合物完全包封節(jié)點22或纖絲M的整個表面或者為連續(xù)的以增加膜16的疏油性。然后涂層組合物通過對膜16進行加熱而固化，使得疏油性含氟聚合物流動且聚結，并且使得穩(wěn)定劑和溶劑被移除。在施加熱期間，疏油性含氟聚合物的熱流動性允許含氟聚合物移動且繞節(jié)點22和纖絲24的表面流動、接合并粘附至節(jié)點22和纖絲M 的表面且因此聚結以形成涂覆層觀。在相對升高的溫度下，疏油性含氟聚合物的流動性也允許氟碳側鏈本身定向為在遠離節(jié)點22和纖絲M的表面的方向上延伸。涂層觀粘附且符合限定膜16中的孔隙沈的節(jié)點22和纖絲M的表面。涂層觀改進或改良膜16的材料的疏油性以抵抗由于吸收污染材料而造成的污染，污染材料為諸如油、汗液中的體油，脂肪物質、肥皂、清潔劑之類的表面活性劑和其它污染劑。因此，復合膜結構12當經受刮擦、觸摸、折疊、撓曲、研磨接觸或洗滌時保持持久的抗液體滲透性。圖3是由施加到膜16的第一側42上的多個粒子和聚合粘合劑形成的不連續(xù)的圖案層40的放大視圖。在一個示范性實施例中，圖案層40通過已知的印刷過程印刷到第一側42上，例如但不限于靜電印刷、柔性版印刷和凹版絲網印刷及其組合。取決于復合膜結構12的最終用途，選擇用于形成圖案層40的粒子以向復合膜結構12提供具體功能，例如耐磨性、表面化學吸附、美觀性和觸感特征。合適粒子包括但不限于氧化鈦粒子、ニ氧化鋯粒子、氧化鋅粒子、碳粒子、活性碳粒子及其混合物。在示范性實施例中，粒子分散于聚合粘合劑中以促進粒子到膜16的附著。合適的聚合粘合劑包括但不限于聚氨酯聚合物、纖維素聚合物、聚丙烯酸酯聚合物、多元醇聚合物、聚乙ニ醇聚合物及其混合物。聚合粘合劑在沉積到膜16上之后固化。固化溫度將取決于所用聚合粘合劑而變化。在一個實施例中，聚合粘合劑在大約80°C至大約180°C范圍的溫度固化，在另ー實施例中，在100°C至大約150°C范圍的溫度固化。也參看圖4，織物層44可層壓到膜16的第二側46上?？椢飳?4和膜16的組合可用于形成服裝。對于不同的服飾應用，例如2層無襯里的夾克、短褲和襯衣，疏油性的和印刷的膜16可用于排除對于襯里/內襯層的需要?？椢飳?4可由下列中的至少ー種形成的纖維構成的編織、非編織或針織的織物形成聚酰胺、聚酷、聚烯烴、熱塑性聚氨酯、弾性體、聚醚酰亞胺、液晶聚合物、聚苯醚、聚苯硫醚、棉和芳族聚酰胺。上文所述的復合膜結構12具有所需功能的組合，包括透氣性、防水、通氣性、疏油性和增強的耐用特性。所描述的功能的組合并不存在于不具有印刷粒子層的未經處理的 ePTFE膜中。復合膜結構12的增強的耐用性包括耐磨性、表面化學吸附、美觀性和觸感特征。復合膜結構12可用于無襯里服飾應用，其中涂覆有疏油涂層且具有印刷粒子層的膜16 提供防水性、通氣性、透氣性、抗油污性和磨損耐用性。本書面描述使用實例來公開本發(fā)明，包括最佳實施方式，且也能使本領域技術人員實踐本發(fā)明，包括做出和使用任何裝置或系統(tǒng)和執(zhí)行任何合并的方法。本發(fā)明的專利保護范圍由權利要求限定，且可包括本領域技術人員想到的其它實例。如果這種其它示例具有與權利要求的字面語言沒有不同的結構元件，或者如果它們包括具有與權利要求的字面語言無實質差別的等同結構元件，則這種其它示例意圖在權利要求的范圍內。
權利要求
1.ー種膜結構(12)，包括透氣性疏水膜(16)，其具有第一側0 和第二側G6)；涂層(觀)，其施加到所述膜的表面上，所述涂層包括具有疏油特性的含氟聚合物；以及施加到所述膜的所述第一側上的粒子圖案層GO)。
2.根據權利要求1所述的膜結構(12)，其特征在干，所述粒子圖案層00)通過靜電印刷、柔性版印刷和凹版絲網印刷中的至少ー種施加到所述膜(16)的所述第一側0 上。
3.根據權利要求1所述的膜結構(12)，其特征在干，所述粒子圖案層00)包括下列中的至少ー種氧化鈦粒子、ニ氧化鋯粒子、氧化鋅粒子、碳粒子、以及活性碳粒子。
4.根據權利要求1所述的膜結構(12)，其特征在干，所述粒子圖案層00)還包括聚合粘合剤。
5.根據權利要求4所述的膜結構(12)，其特征在干，所述聚合粘合劑包括下列中的至少ー種聚氨酯聚合物、纖維素聚合物、聚丙烯酸酯聚合物、多元醇聚合物、以及聚乙ニ醇聚合物。
6.根據權利要求1所述的膜結構(12)，其特征在于，還包括層壓到所述膜(16)的所述第二側(46)上的織物層(44)。
7.根據權利要求1所述的膜結構(12)，其特征在干，所述含氟聚合物包括帶有氟碳側鏈的丙烯酸基聚合物。
8.根據權利要求1所述的膜結構(12)，其特征在干，所述膜(16)包括下列中的至少ー 種聚烯烴，聚酰胺，聚酷，聚砜，聚醚、丙烯酸、甲基丙烯酸、聚苯乙烯、聚氨酷、聚丙烯、聚乙烯、膨體聚四氟乙烯(ePTFE)、編織PTFE和非編織PTFE。
9.ー種包括第一層和第二層的服裝，所述第一層包括織物，所述第二層包括 透氣性疏水膜(16)，其具有第一側0 和第二側G6)；涂層(觀)，其施加到所述膜的表面上，所述涂層包括具有疏油特性的含氟聚合物；以及印刷到所述膜的所述第一側上的粒子圖案層GO)。
10.根據權利要求9所述的服裝，其特征在干，所述粒子圖案層00)包括下列中的至少 ー種氧化鈦粒子、ニ氧化鋯粒子、氧化鋅粒子、碳粒子以及活性碳粒子。
全文摘要
本發(fā)明涉及包括印刷的粒子圖案層的疏油膜和方法。一種膜結構(12)包括透氣性疏水膜(16)，其具有第一側(42)和第二側(46)；涂層(28)，其施加到該膜的表面上，該涂層包括具有疏油特性的含氟聚合物；以及施加到該膜的第一側上的粒子圖案層(40)。
文檔編號B32B27/14GK102529201SQ20111025779
公開日2012年7月4日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權日2010年8月25日
發(fā)明者鄭益鴻 申請人:Bha控股公司