可透湿的、防水和防风的层压片材、使用该层压片材 的内衬和包含该内衬的服装 【技术领域】
本发明涉及通过层合非织造织物与无孔隙薄膜生产的层压片材，其是防水、防风和可透湿的。本发明尤其涉及可透湿的、防水和防风的层压片材，其高度适用于纺织品内衬等应用，涉及包含这样的层压片材的内衬和具有这样的内衬的服装或者织物。
背景技术
由于使用者日益多样化，并且对商品的倾向性变得更加特殊，因此他们现在期望服装根据具体的应用具有各种先进的性能。例如，在户外穿着地运动服和工作服情况下，人们不喜欢汗液留在皮肤上的不愉快感觉，但同时期望服装是防风的，以使身体与室外冷空气隔绝。根据这样的消费需要，希望提供这样一种室外服装，其允许湿气例如汗液通过，但仍然能够遮挡室外空气的流动。
已经上市的为此目的设计的服装和织物包括具有这样一种结构的那些，该结构由插入在两个表面织物层之间的多孔的聚氨酯或者氟碳树脂薄膜组成。美国专利4,761,324公开了防水、可透湿的织造织物，其通过使用聚氨酯粘结剂将非织造织物与多孔的聚氨酯薄膜粘合和层合来生产。虽然该产品确实满足了上述使用要求，但是因为其已经具有单一的固定形式，因此不能与各种各样的市售可得的织物结合使用，来提供可透湿的、防水和防风的品质。
JP-A 63-235509描述了服装内衬，其是聚氨酯弹性纤维非织造织物与织造织物的层合材料，在其任何表面上已经涂覆了热熔-型点粘合剂。
JP-B 62-263涉及用于服装的内衬。特别地，其公开了由非织造织物组成的内衬，其通过将单向的纤网与不定向的纤网层合来生产，其中可用熨斗粘合的粘合剂已经被涂覆到单向纤网侧的非织造织物表面，并且纤维间粘结剂已经以不连续的图案被局部地涂覆到该织物的不定向纤网侧。
JP-A 9-187897描述了可透湿的、防水层合材料，其通过将由热塑性树脂组成的基本上无孔隙的薄膜与非织造织物层合来生产，该层合材料具有至少1,000g/m2·天的水蒸汽透过速率和至少500毫米的耐水压性。
JP-B 6-41195描述了由多孔的聚烯烃树脂片材和非织造织物组成的层合材料，该非织造织物由两种类型的纤维制成，使得其能够在低温度下融合到聚烯烃树脂片材上，一种类型的纤维具有聚丙烯芯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物皮，而另一种类型纤维是低密度聚乙烯。
JP-A 9-105059公开了用于消防服装的内部材料，其中可透湿的防水基础材料是由可透湿的防水薄膜和聚酯纤维制成的非织造织物。
美国专利4,493,870公开了软质层合材料，其由用防水、可透湿的聚醚酯薄膜覆盖的织物组成。
尽管存在上述技术，但是织物加工者例如缝纫公司实际上仍然需要这样一种材料，其能够与各种类型的织物层合并由此用于开发具有与众不同的可透湿的、防水和防风性能的结合产品。还希望这样一种结合产品，其中这类结合能够提供完全满足织物内衬要求的复合材料特性，而不损害组分材料的特性。此外，织物加工者强烈希望这样一种复合材料，其适合于灵活的制造，其能够容易地被使用而不需要大规模的压制机器，并且可用于制造小批量的产品。过去还没有能够满足这些要求的复合材料。
因此，本发明的一个目的是提供结合片材材料，其具有透湿性以及防水和防风性能，其能满足内衬所要求的性能，其能够利用简单的热压机与其它织物或者某些其它基础材料层合，并且能够赋予织物或者基础材料以透湿性、防风和防水性能。本发明的另一个目的是提供使用这类结合材料的内衬。更进一步的目的是提供包含这类内衬的服装和织物。
【发明内容】
为了解决这类问题，本发明人已经进行了彻底的研究。结果已经发现，当利用通常使用的方法将一种层合材料与另一种织物或者某些其它的基础材料层合时，能够提供可透湿的、防风和防水的性能，所述层合材料具有双层结构，该双层结构由至少非织造织物和特定的无孔隙的、防水、防风和可透湿的薄膜组成，其通过将该非织造织物与该薄膜结合和层合来制造，或者具有三层结构，其中上述非织造织物和薄膜已经与它们之间的粘合剂层结合。
因此，本发明提供以下内容。
(1)一种层压片材，其由层合材料制成，该层合材料通过将非织造织物与无孔隙的防水和防风的可透湿的薄膜粘合和层合来生产。
(2)上述(1)的层压片材，其中层合材料中的非织造织物具有在其基本上整个表面上分布和涂覆的粘合剂层。
(3)上述(1)或者(2)的层压片材，其中层合材料的水蒸汽透过速率(“WVTR”)，当通过JIS L-1099的4.1.1节中描述的方法A-1测定时，为1,000到20,000g/m2·24h；空气渗透率，当按照JIS L-1018测定时，为最高30cm3/cm2/s；和耐水压性，当按照JIS L-1092测定时，为100到40,000毫米。
(4)上述(1)到(3)任何一项的层压片材，其中该薄膜是亲水性的。
(5)上述(1)到(4)任何一项的层压片材，其中该薄膜用聚酯醚弹性体制成。
(6)上述(1)到(5)任何一项的层压片材，其中该薄膜用聚酯醚弹性体制成，该聚酯醚弹性体借助于以下通式(I)的长链酯重复单元和以下通式(II)的短链酯重复单元之间的酯键合来制备。
其中：
a)G是从数均分子量为大约400-4000的聚(烯化氧)二醇除去末端羟基基团之后残留的二价基；
b)R是从分子量小于300的二羧酸除去羧基基团之后残留的二价基；
c)D是从分子量小于大约250的二醇除去羟基基团之后残留的二价基；任选地
d)该共聚醚酯包含基于共聚醚酯的总重量为0-68重量百分数的引入到共聚醚酯的长链酯单元中的环氧乙烷基团；和
e)该共聚醚酯包含大约25-80重量百分数的短链酯单元。
(7)上述(1)到(6)任何一项的层压片材，其中所述层合材料通过用热熔粘合剂将非织造织物和薄膜粘合来生产。
(8)上述(5)到(7)任何一项的层压片材，其中非织造织物用聚酯纤维制成，和热熔粘合剂主要地由聚酯树脂组成。
(9)一种内衬，其包含上述(1)到(8)任何一项的层压片材。
(10)一种服装或者织物，其使用上述(9)的内衬。
发明详述
因此，本发明提供层压片材，其通过将非织造织物与可透湿的、防水和防风的薄膜结合来生产；使用这类层压片材的内衬；和通过将这类内衬与面料层合生产的服装或者织物。
用于本发明中的无孔隙的、防水、防风、可透湿的薄膜必须是亲水性的。因为薄膜具有亲水性性能，因此附着于这类薄膜的表面的湿气能够渗透到和扩散通过薄膜的内部，使得可以从水蒸汽浓度低的薄膜的背面释放水蒸汽。各种亲水性聚合物可以用作具有这类性能的薄膜。
在此使用的术语“亲水性聚合物”指按照国际标准化组织(International Standards Organization)规范ISO62(相当于美国测试和材料学会(American Society for Testing and Materials)规范ASTM D570)，在室温下当与液体水接触时吸水的聚合物。
适用于制备本发明所使用的亲水性无孔薄膜的亲水性聚合物可以是几种聚合物的一种或者共混物，例如亲水性聚合物可以是如下所述的共聚醚酯弹性体或者两种或多种共聚醚酯弹性体的混合物，例如可以从E I du Pont de Nemours and Company以商品名Hytrel得到的聚合物；或者聚醚-嵌段-聚酰胺，或者两种或多种聚醚-嵌段-聚酰胺的混合物，例如可以从Elf-Atochem Company of Paris，法国以商品名PEBAX得到的聚合物；或者聚醚聚氨酯或者聚醚聚氨酯的混合物；或者聚乙烯醇的均聚物或者共聚物或者聚乙烯醇的均聚物或者共聚物的混合物。
在本发明中，对于透湿性尤其优选的聚合物是共聚醚酯弹性体或者两种或多种共聚醚酯弹性体的混合物，其具有许多重复的长链酯单元和短链酯单元，它们通过酯键头-尾连接，其中长链酯单元由以下通式表示：
所述短链酯单元由以下通式表示：
其中：
a)G是从数均分子量为大约400-4000的聚(烯化氧)二醇除去末端羟基基团之后残留的二价基；
b)R是从分子量小于300的二羧酸除去羧基基团之后残留的二价基；
c)D是从分子量小于大约250的二醇除去羟基基团之后残留的二价基；任选地
d)该共聚醚酯包含基于共聚醚酯的总重量为0-68重量百分数的引入到共聚醚酯的长链酯单元中的环氧乙烷基团；和
e)该共聚醚酯包含大约25-80重量百分数的短链酯单元。
该优选的聚合物适合于制造薄的、但是坚固的膜、薄膜和涂层。该优选的聚合物、共聚醚酯弹性体和其制造方法在本领域中是已知的，例如，WVTR为至少3500g/m2/24hr的共聚醚酯弹性体公开于美国专利4,725,481中，或者WVTR为400-2500g/m2/24hr的共聚醚酯弹性体公开于美国专利4,769,273中。两篇专利全文在此引为参考。
该聚合物可以与抗氧剂稳定剂、紫外线稳定剂、水解稳定剂、染料或者颜料、填料、抗微生物试剂等等配混。
在本发明中可以使用市售可得的亲水性聚合物作为膜，虽然更优选使用WVTR大于400g/m2/24hr的共聚醚酯弹性体，该WVTR在25微米厚度的薄膜上、使用空气在23℃和50％相对湿度下、在3m/s的速度下进行测定。最优选的是使用由市售可得的WVTR大于3500g/m2/24hr的共聚醚酯弹性体制造的膜，所述WVTR在25微米厚度的薄膜上使用空气在23℃和50％相对湿度下在3m/s的速度下测定。
亲水性聚合物可以通过许多方法被制成具有任何需要的厚度的膜。用于生产薄膜形式的膜的有用的和很好地建立的方法是通过在工业挤出生产线上将聚合物熔融挤出来进行的。简要地将讲，这包括将聚合物加热到高于熔点的温度，将其挤出通过平模或者环状模，然后使用辊子系统流延薄膜，或者从熔体吹制薄膜。
在此使用的术语“防水”指至少100毫米的耐水压性，其通过JISL-1092中提出的方法(用于测试纺织品耐水性的方法)测定。至少2,000毫米的耐水压性是优选的。
在此使用的术语“可透湿的”指1,000到10,000g/m2·24h的水蒸汽透过速率，其通过JIS L-1099的4.1.1节中描述的方法A-1(测定纺织品水蒸汽透过率的方法)测定。3,000到20,000g/m2·24h的水蒸汽透过速率是优选的。
在此使用的术语“防风的”指最高30cm3/cm2/s的空气渗透率，其按照JIS L-1018(Frazier Tester)测定。
无孔隙的防水、防风、可透湿的薄膜的厚度优选为5到50微米和最优选5到20微米。在厚度大于50微米时，当用于层压片材时，薄膜的柔性下降，使内衬的手感和加工性能降低。另一方面，在小于5微米的厚度下，薄膜易于损坏，例如由于穿刺或者断裂而损坏。
用于本发明的非织造织物不受任何特别的限制，并且可以是具有适用于特定应用的结构、材料组成和基础重量的任何一种。例如，如果该产品被用作纺织品内衬，则可以使用任何至今被用于内衬的非织造织物。说明性的结构包括热粘合产品、化学粘合产品、水力缠结产品和raschel-型非织造复合材料织物混合物。构成非织造织物的材料的优选的实例包括聚酯、尼龙、人造丝、棉和丙烯酸类。基础重量优选为10到100g/m2和最优选10到30g/m2。
通过将上述非织造织物和上述薄膜结合制备的本发明的层压片材可以通过已知的方法生产。普通的方法包括点粘合、全表面粘合、超声波粘合和热粘合。构成本发明的结合层压片材的具有上述双层或者三层结构的层压片材可以通过选自这些普通技术的适合的方法生产。使用热熔粘合剂的粘结法是特别优选的，因为其不损害非织造织物和防水、防风、可透湿的薄膜的固有性能。
将非织造织物与防水、防风可透湿的薄膜结合的方法，在下文中称为“步骤A”，可以容易地通过将非织造织物与防水、防风、可透湿的薄膜在非织造织物的一侧或两侧层放，并且将这种状态中的织物和薄膜热压来完成。用于这一目的的热熔融树脂显然是在所述防水、防风、可透湿的薄膜的固有性能不被损害的温度范围内具有粘接性能的那种。
本发明层压片材中的热熔融树脂可以是任何在100到150℃并且优选在120到150℃下熔融并且具有粘接性能的树脂。说明的例子包括聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚烯烃树脂和聚氨酯树脂。聚酯树脂是特别优选的。
然后在步骤A中制备的非织造织物/防水、防风、耐潮湿的薄膜层合的片材的一侧上：在所述防水、防风、防潮的薄膜上涂覆热熔粘合剂(粘合步骤B)。所述热熔粘合剂优选涂覆在小于全部表面上。涂覆在小于全部表面上是指热熔粘合剂仅仅存在于部分表面上，使一部分可透湿的薄膜暴露出来。这类热熔粘合剂层可以是例如网络(net)状的、点状的或者网状(webbed)的图案的形式。通过层合热熔粘合剂，使其复盖小于全部表面，避免了层压片材总体透湿性的明显降低。
本发明的层压片材的生产可以以下列方式进行。将带有热熔树脂的非织造织物与防水、防风、可透湿的薄膜层放，使得织物的带有热熔树脂的面在薄膜侧上，之后在一定温度下进行热压，该温度至少高到所述热熔融树脂能够充当粘合剂，但是不高到损害防水、防风、可透湿的薄膜的透湿性。这样生产了非织造织物和防水、防风、可透湿的薄膜的复合材料。
然后将热熔粘合剂层涂覆到该复合材料的所述防水、防风、可透湿的薄膜侧上。这可以通过使用“点处理机”以点状图案涂覆热熔粘合剂并且固化而容易地完成。
可选择地，层压片材可以使用超声波粘合方法生产，其中超声波能量将各种材料例如非织造织物、人造纤维织物和薄膜熔融和融合。施加超声波能量引起上述材料立即熔融和粘接(粘接步骤A)。因为不使用粘合剂，因此能够完成结合而不损失可透湿薄膜的透湿性。因此，这是一种有效的结合方法，适合于其中不要求高的剥离强度、但是要求良好的透湿性的应用。
例如，通过粘合步骤B制备的本发明的层压片材，当与任何各种基体材料例如织物层合时，能够赋予基础材料以透湿性、防风性能以及防水性能。通过上述粘合步骤A制备的复合片材作为可透湿的和防风的内衬用于织物和服装是有利的，并且可以被广泛用于帽子、鞋、手套和其它应用。
实施例
以举例的方式给出以下实施例，但是本发明不受所述实施例的限制。
实施例1：
将聚酯共聚物热熔融树脂(Platherm，Atofina Chemical，Inc.制造)作为一个点层(9g/m2)涂覆到基础重量为16g/m2的热粘合非织造织物(尼龙/聚酯，由Kurabo Industries，Ltd.制造，商品名KURANBON)的一测上。然后，将防水、防风、可透湿的聚酯醚弹性体薄膜，该薄膜可得自E I du Pont de Nemours and Company，商品名Hytrel活性膜(厚度，12微米；水蒸汽透过速率，6,200g/m2·24h)，层放在其上，并且使用辊压机(Asahi JR 1800)进行热压，由此借助于热熔树脂进行粘合和层合。然后将与上述相同的聚酯共聚物热熔树脂作为点层涂覆到所述双层片材的防水、防风、可透湿的薄膜侧面上，产生本发明的层压片材。
使用辊压机将如上所述生产的层压片材层合在电路(circuit)-针织织物(TENJIKU，100％棉，由Kurabo Indus tries，Ltd.生产)上，由此生产一种织物，其中面织物被赋予了防风性能，同时保留了透湿性。通过随后描述的方法测定了织物和层压片材的透湿性和空气渗透率。表1中显示了在与层压片材结合之前的单独的聚酯纤维网的结果和性能，以便说明由于材料的结合而带来的性能变化。
实施例2：
将聚酯共聚物热熔融树脂(EMS-Showa Denko制造，商品名GRILTEX)粉末以10g/m2的量通过烧结法层合到基础重量为16g/m2的热-粘合聚酯非织造织物(Kurabo Industries，Ltd.制造，商品名KURANBON)的单测上。然后，将防水、防风、可透湿的聚酯醚弹性体薄膜，该薄膜可得自E I du Pont de Nemours and Company，商品名Hytrel活性膜(厚度，12微米；水蒸汽透过速率，6,200g/m2·24h)，层放在其上，并且使用辊压机(Asahi JR 1800)进行热压，由此借助于热熔树脂进行粘合和层合。然后将与上述相同的聚酯共聚物热熔树脂作为点层涂覆到所述双层片材的防水、防风、可透湿的薄膜侧面上，产生本发明的层压片材。层压片材的透湿性和空气渗透率的测量结果示于表1中。
对比实施例1：
通过将聚氨酯薄膜层合在热粘合非织造织物(尼龙/聚酯)的不含树脂的侧面上，生产层压片材，所述热粘合非织造织物在其单测上具有9g/m2的聚酯共聚物热熔融树脂(Platherm，Atofina Chemicals，Inc.制造)。
表1水蒸汽透过速率(g/m2·24h)空气渗透率(cm3/cm2/s)耐水压性(kPa)实施例1 实施 例2 对比 实施 例1实施例1实施例2对比实施例1实施例1实施例2对比实施例1只有薄膜6200 6200 -＜0.87＜0.87----层压片材4476 4650 480＜0.87＜0.87＜0.87---面织物/层压片材组合4552 - 1174 500＜0.87-＜0.87110--单独的面片材9622 - -87.9--0--
在上述实施例中，层压片材和织物的水蒸汽透过速率、空气渗透率和耐水压性按照以下测定。
水蒸汽透过速率：
通过JIS L-1099(纺织品水蒸汽透过率的测定方法)的4.1.1节中的氯化钙方法(方法A-1)测定。
空气渗透率：
按照JIS L-1018中的“空气渗透率(Frazier测试仪)”测定。
耐水压性：
按服JIS L-1092(用于测试纺织品耐水性的方法)的6.1节中的方法B(高水压法)测定。
通过将非织造织物与防水、防风、可透湿的复合薄膜结合制备的本发明的防水、防风、可透湿的层压片材具有优异的透湿性和组分材料的防水、防风性能。这类层压片材随后层合到其它基础材料上，能够相对容易地为基础材料提供相同的性能。特别地，当用作用于与服装面料层合的内衬时，这类层压片材适合于以小批量、使用简单的压机在纺织品加工者自己的装置内制造纺织品制品。当层合在服装中时，这类内衬还可以为服装提供相同的性能。