図面 (/)

技術 基質とポリマ—層の間の接着を向上させた製品および向上させる方法

出願人 ネクステク・アプリケーシヨンズ・インコーポレーテツド
発明者 ロドニー・レイン・パトリクピーター・ウエ・メケイリアンジエイムズ・マイケル・コールドウエル
出願日 1999年6月23日 (21年6ヶ月経過) 出願番号 1999-177052
公開日 2000年4月4日 (20年8ヶ月経過) 公開番号 2000-096456
状態 特許登録済
技術分野 合成皮革、内装材、柔軟なシート材料 積層体(2) 繊維製品への有機化合物の付着処理
主要キーワード 後ろ表面 アプリケーションヘッド ナイロンテープ 重量付加 付随部分 保護ライン 処理用材料 カプセル封じ材料
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2000年4月4日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

元々の基質鍛造性および好適な特性を保持させながら基質とポリマー層の間の接着性とそのような複合構造物耐久性の両方を向上させる方法に関する。

解決手段

実質的に溶媒を含んでいなくてチキソトロピー性もしくは擬似塑性特性を示す未硬化ポリマー組成物を構成要素が含まれていてそれらの間に隙間が存在する基礎基質上に付着させ、上記ポリマー組成物にせん断低粘化を受けさせてそれを上記基礎基質の中に入り込ませることでそれが上記構成要素の大部分をカプセル封じすると同時に複数の隙間空間開放されたままになるようにし、そのカプセル封じされた未硬化の基礎基質の少なくとも1つの表面にポリマーまたは熱可塑性材料の層またはフィルム上敷きし、上記層またはフィルムを加圧してそれを上記カプセル封じされた未硬化の基礎基質の隙間の中に入り込ませることで上記基礎基質のポリマー組成物と上記上敷き材料の間に化学的および機械的連結結合を生じさる。

概要

背景

概要

元々の基質鍛造性および好適な特性を保持させながら基質とポリマー層の間の接着性とそのような複合構造物耐久性の両方を向上させる方法に関する。

実質的に溶媒を含んでいなくてチキソトロピー性もしくは擬似塑性特性を示す未硬化ポリマー組成物を構成要素が含まれていてそれらの間に隙間が存在する基礎基質上に付着させ、上記ポリマー組成物にせん断低粘化を受けさせてそれを上記基礎基質の中に入り込ませることでそれが上記構成要素の大部分をカプセル封じすると同時に複数の隙間空間開放されたままになるようにし、そのカプセル封じされた未硬化の基礎基質の少なくとも1つの表面にポリマーまたは熱可塑性材料の層またはフィルム上敷きし、上記層またはフィルムを加圧してそれを上記カプセル封じされた未硬化の基礎基質の隙間の中に入り込ませることで上記基礎基質のポリマー組成物と上記上敷き材料の間に化学的および機械的連結結合を生じさる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

複合層の製造方法であって、実質的に溶媒を含んでいなくてチキソトロピー性もしくは擬似塑性特性を示す未硬化ポリマー組成物を構成要素が含まれていてそれらの間に隙間が存在する基礎基質の上に付着させ、該ポリマー組成物にせん断低粘化を受けさせてそれを該基礎基質の中に入り込ませることでそれが該構成要素の大部分をカプセル封じすると同時に複数の隙間空間開放されたままになるようにし、そのカプセル封じされた未硬化の基礎基質の少なくとも1つの表面の上にポリマーまたは熱可塑性材料の層を上敷きし、そして該層を加圧してそれを該カプセル封じされた未硬化の基礎基質の隙間の中に入り込ませることで該基礎基質のポリマー組成物と該上敷き材料の間に化学的および機械的連結結合を生じさせる、段階を含む方法。

請求項2

複合構造品の製造方法であって、実質的に溶媒を含んでいなくてチキソトロピー性もしくは擬似塑性特性を示す未硬化のポリマー組成物を構成要素が含まれていてそれらの間に隙間が存在する基礎基質の上に付着させ、該ポリマー組成物にせん断低粘化を受けさせてそれを該基礎基質の中に入り込ませることでそれが該構成要素の大部分をカプセル封じすると同時に複数の隙間空間が開放されたままになるようにし、そのカプセル封じされた未硬化の基礎基質の少なくとも1つの表面の上にポリマーまたは熱可塑性材料の層を上敷きする、ことでワンプライ複合層を複数生じさせ、該ワンプライ複合層が重なり合うように上記ワンプライ複合層を包むことで複合構造形状を生じさせ、上記複合構造のワンプライ複合層を加圧してそれらを隣接するワンプライ複合層の隙間の中に入り込ませることで該基礎基質のポリマー組成物と隣接するワンプライ複合層内の上敷き材料の間に化学的および機械的連結結合を生じさせ、そして該複合構造物を硬化させる、段階を含む方法。

請求項3

複合層の製造方法であって、チキソトロピー性もしくは擬似塑性特性を示す未硬化のポリマー組成物を構成要素が含まれていてそれらの間に隙間が存在する基礎基質の上に付着させることで、全体積に対する表面積の未処理基礎基質比を限定し、該ポリマー組成物にせん断低粘化を受けさせてそれを制御様式で該基礎基質の中に入り込ませることでそれが該構成要素の大部分をカプセル封じすると同時に複数の隙間空間が開放されたままになるようにし、それによって、化学的および機械的連結で利用される表面積に変化を制御様式で生じさせ、そのカプセル封じされた未硬化の基礎基質の少なくとも1つの表面の上にポリマーまたは熱可塑性材料の層を上敷きし、そして該層を加圧してそれを該カプセル封じされた未硬化の基礎基質の隙間の中に入り込ませることで該基礎基質のポリマー組成物と該上敷き材料の間に化学的および機械的連結結合を生じさせる、段階を含む方法。

請求項4

複合層製品であって、実質的に溶媒を含んでいなくてチキソトロピー性もしくは擬似塑性特性を示す未硬化のポリマー組成物を構成要素が含まれていてそれらの間に隙間が存在する基礎基質の上に付着させ、該ポリマー組成物にせん断低粘化を受けさせてそれを該基礎基質の中に入り込ませることでそれが該構成要素の大部分をカプセル封じすると同時に複数の隙間空間が開放されたままになるようにし、そのカプセル封じされた未硬化の基礎基質の少なくとも1つの表面の上にポリマーまたは熱可塑性材料の層を上敷きし、そして該層を加圧してそれを該カプセル封じされた未硬化の基礎基質の隙間の中に入り込ませることで該基礎基質のポリマー組成物と該上敷き材料の間に化学的および機械的連結結合を生じさせ、そして該複合層を少なくともある程度硬化させる、段階を含む方法で作られた製品。

請求項5

複合構造品であって、実質的に溶媒を含んでいなくてチキソトロピー性もしくは擬似塑性特性を示す未硬化のポリマー組成物を構成要素が含まれていてそれらの間に隙間が存在する基礎基質の上に付着させ、該ポリマー組成物にせん断低粘化を受けさせてそれを該基礎基質の中に入り込ませることでそれが該構成要素の大部分をカプセル封じすると同時に複数の隙間空間が開放されたままになるようにし、そのカプセル封じされた未硬化の基礎基質の少なくとも1つの表面の上にポリマーまたは熱可塑性材料の層を上敷きする、ことでワンプライ複合層を複数生じさせ、該ワンプライ複合層が重なり合うように上記ワンプライ複合層を包むことで複合構造形状を生じさせ、上記複合構造のワンプライ複合層を加圧してそれらを隣接するワンプライ複合層の隙間の中に入り込ませることで該基礎基質のポリマー組成物と隣接するワンプライ複合層内の上敷き材料の間に化学的および機械的連結結合を生じさせ、そして該複合構造物を硬化させる、段階を含む方法で作られた製品。

技術分野

0001

本発明は、一般に、基質ポリマーの間の接着を向上させる方法そして上記方法に従って生じさせた製品に関する。上記方法を用いて産業用複合ホースおよび医学用衣類の如き多様な領域の製品を製造することができる。

背景技術

0002

下記のいずれも本発明にとっての従来技術であることを容認するものではない。

0003

層が複数備わっている基質複合品、特に衣類、エアバッグおよび産業用複合体の製造で用いられる複合品は、もし元々の基質の鍛造性(malleability)および特性を保持しながら基質とポリマー層の間の接着性を向上させる方法が存在するならば、大きく改良されるであろう。例えば、本技術を長年に渡って苦しめていた問題は、通気性があって心地よいにも拘らず病気の原因となる微生物、例えばウイルスおよび細菌などを透過しなくて長期間持続する耐久性があって再使用可能な医学用衣類を構築するのは不可能であった。更に、産業界の指導者は向上した耐久性と鍛造性と強度を有する産業用複合品を長年に渡って探求してきた。求められているのは、元々の未処理基質の所望特性に悪影響を与えることなく基質とポリマー層の間の接着性を向上させる単一(single)方法である。

0004

複数の層の間の接着を改良する方法は典型的に表面修飾技術の組み合わせを伴う。表面修飾には数種の異なる物理的タイプが存在する。1つのタイプの表面修飾は修飾剤(modifier)を基質材料の表面に共有結合させる修飾である。そのような結合は多種多様な方法で達成可能であり、例えば縮合または高エネルギー付加反応を通して基質の表面に化学的グラフト化(grafting)を起こさせるか、或は基質に酸化を受けさせてそれを除去することで共有結合した修飾表面を残す方法などで達成可能である。修飾剤を共有結合させる修飾が通常は最も高い耐久性を示す表面修飾である。しかしながら、そのような技術の使用は複雑で高価でありかつしばしば環境的に有害である。別のタイプの表面修飾は、修飾用分子(またはこの分子の一部)を基質材料と会合させるか或はそれで捕捉させる修飾である。そのような修飾剤分子と基質の混ぜ合わせはファンデルワールス力二極/二極相互作用水素結合ばかりでなく修飾剤を基質の表面内/上に保持する立体的要因などの如き分子引力に頼るものである。このタイプの反応を生じさせる要因は、サーモゾル染色またはブルーミング(blooming)を生じさせる要因に類似している。更に別のタイプの表面修飾は、修飾剤と基質の間および修飾剤自身の間それぞれの接着力および凝集力のみで基質が修飾剤を保持するようにすることを伴うものである。この最後に示した技術が織物領域における最も一般的なタイプの表面修飾であり、これが本発明が接着の分野で劇的な差を作り出す修飾である。

0005

基質とポリマー層の間の接着を改良しようとする方法は、以前には、他の品質、例えば耐久性、鍛造性、環境または性能特性などが犠牲になっていた。所望品質の1つの面を取り扱おうとすると結果として通常は他の品質が犠牲になる。基質とポリマー層の間の接着の改良で通常の処理を利用してそのような板挟みを解決しようとするのは典型的に不可能であり、そのような通常の処理は下記の一般的カテゴリー分類分けされる:(1)表面コーティング、(ii)飽和または含浸、(iii)繊維および/またはポリマーの層、(iv)ユニークな化学的組成物および(v)前記の組み合わせ。

0006

I.コーティング
コーティングは一方の側または両側であってもよいが、均質な材料または連続勾配とは対照的に、処理すべき基質の幅に渡って1つの表面から段階的勾配が存在する傾向がある。段階的勾配が生じると、コーティング組成物が1つの表面で基質に接触することによって基質/コーティング組成物の接触面が生じることが主な原因で特定の固有な欠点がもたらされる。このような基質/コーティング組成物の接触面の所の接着は、ほとんどが表面力から誘導され、最適な機械的連結(interlocking)よりも低く、時には修飾用材料、即ちコーティング材料の凝集力に由来する貢献をほとんどか或は全く受けない。2番目として、全く別の材料を一緒にして層にしていることから、結果として生じる複合体が示す触覚特性[即ち、手触りドレープ(drape)など]と基礎生地のそれとは通常明瞭に異なる。そのような接触面は、典型的に、洗濯条件を長期間受けるか或は高い応力がかかる条件を受けると分離する傾向がある。

0007

従来のフルオロケミカル(fluorochemical)およびシリコン(米国特許第3,436,366;3,639,155;4,472,470;4,500,584および4,666,765号を参照)による生地コーティング処理で生地を保護することができるのは、明らかに、それが配置されている側のみである。そのような処理を受けさせると、その処理を受けさせた側の手触り、即ち触覚感覚が有意に変化する。従来のシリコンによる生地コーティングでは、典型的に、その生地の触覚仕上げ、即ち手触りが悪化し、その生地の被覆側ゴム引き仕上げが与えられ、これは数多くの生地用途、特に衣類にとって受け入れられるものではない。コーティング技術はまた耐久性の問題にも直面している。

0008

更に、多孔質ウエブ(webs)の表面を覆うことも例えば米国特許第4,478,895;4,112,179;4,297,265;2,893,962;4,504,549;3,360,394;4,293,611;4,472,470および4,666,765などに示されている。このような表面コーティングはウエブの表面にいろいろな特性を与えるものであるが、それは表面上に残留し、そのウエブの内部に存在する個々の繊維および/または糸束の上に膜を与えるものではない。加うるに、ウエブの表面に存在するそのようなコーティングは迅速に洗い流される傾向がある。

0009

II.飽和および含浸
ポリマー材料、例えばシリコン樹脂ポリウレタンまたはネオプレン材料などを用いた飽和または含浸によるウエブの従来の処理は、典型的に、低粘度の液体(この液体は低粘度であることからウエブの中に容易に流れ込んでその中に吸着または吸収され得る)を用いた浸漬で達成されている。100パーセント(100%)固体溶媒に溶解させた固体または水エマルジョンの浸漬塗布は、生地を浴の中に通した後に乾燥させることで実施可能である。特に、軟質ウエブ(生地を包含)の場合、そのウエブへの液体またはペースト組成物の浸漬塗布は、例えば、いわゆるパディング(padding)方法などで達成され、このような方法では、最初に生地材料を浴の中に通した後、時にはシングルディップ(single−dip)、シングルニップパディングと呼ばれる過程圧縮用ロールの中に通すことが行われる。別法として、例えば生地を圧縮用ロール(下方のロールが時にはダブルディップまたはダブルニップパディングと呼ばれる過程で液体またはペースト組成物を担持する)の間に通すことも可能である。100パーセント(100%)固体の塗布は、通常、低分子量の材料(処理に充分なほど低い粘度を有する)[それで処理された基質は劣った機械的特性を示す傾向がある]の使用に頼っているか、或はより高い分子量を有する材料[このような材料を用いるとしばしば基質への最適な浸透がもたらされない]の使用に頼っている。溶媒を用いた処理は環境および経済的な問題をもたらし、例えば溶媒の除去、揮発性有機化合物(VOC)の発生が避けられないことなどの如き問題が生じ、政府が導入する要求は益々厳しくなってきている。溶媒およびエマルジョンを用いた方法は、両方とも、その修飾剤の表面張力が基質の表面張力より小さいと基質の湿りが劣る(接触角がゼロより大きくなる)ことが原因で表面の被覆度が低くなることが熱力学的に強要される[例えば永続的はっ水(Durable Water Repellant)(DWR)]。このような技術では、基質の表面が修飾剤で湿ることが条件であるが、依然として溶媒または水性媒体を除去する必要があり、それによってポリマー網組織不完全になる傾向があり、このことは、修飾剤/基質の組み合わせが示す機械的特性が低下することで明らかになる。

0010

シリコン樹脂で処理された製品は、典型的に、シリコンが非常に高度に染み込んだゴム引きウエブ、即ち生地である。例えば、米国特許第2,673,823号には、ポリマーを生地の隙間の中に染み込ませることでその隙間を完全に満たすことが教示されている。このように、上記特許では、生地の飽和度を全く制御しておらず、その代わりに、生地の隙間を完全に飽和させることを教示している。そのような処理を受けさせたウエブは実質的にそれの元々の触覚および可視的特性を持たず、その代わりに、硬化シリコンポリマーに特徴的なゴム特性を有する。

0011

通気性をある程度保持しながらウエブの空間部に組成物入り込ませる従来のウエブ処理は、その組成物の流動性補助する目的で、低粘度の組成物を用いるか或は溶媒の使用に頼っていた。米国特許第3,594,213号には、通気性のある生地を作り出す目的で、液化させた組成物を生地に染み込ませるか或はそれで生地を覆う方法が記述されている。このように、上記特許の方法は、その組成物を上記ウエブの上にか或はその中に位置させる前にそれを実質的に液化させていることから、上記組成物を液化させながらそれを上記ウエブの空間の中に押し込む目的でそれにエネルギーを与えるものでない。米国特許第4,588,614号には、活性剤(active agent)を多孔質基質の中に取り込ませる方法が教示されている。その方法では上記活性剤をウエブの中に取り込ませる補助で溶媒が用いられている。

0012

更に別の含浸技術は、ポリマー組成物をある種の溶媒、例えば水または揮発性有機物を基とする溶媒の中に入れて分散させることを利用した技術である。そのポリマーが上記ウエブに含まれる個々の要素の上に位置する配置は不規則で一様でない。そのポリマーは上記ウエブに含まれる個々の要素、即ち繊維を完全には包み込んでおらず、従って様々なポリマー斑点が作り出される。各ポリマー斑点はポリマー/繊維の接触面を有していて、それによって接着がもたらされる。そのような技術は米国特許第5,128,198号および5,371,136号にいろいろな能力(capacities)で示されている。その結果として得られる製品が示す接着強度は、ポリマーの粒子とウエブに含まれる個々の繊維、即ち要素が示す接着強度で制限される。

0013

III. 層
いくつかの文献に生地および/またはポリマー類積層物または層が記述されている。積層ではフィルムを生地表面に接触させたままにしておくための接着性タイコート(tie coat)が用いられている。このような技術は、この上にコーティングに関して記述した制限と同じ制限を示すばかりでなく、接着剤に関連した環境問題およびフィルム製造過程の他の任意部分に関連した環境問題を示す。基質と接着剤とフィルムの間の機械的性能の差の均衡を確保しようとする時に追加的困難さに直面する。例えば、上記3種類の材料のいずれかが収縮を起こしてそれが他の材料のいずれかが示す初期降伏応力を越えると変形が生じ、そしてそれが極限引張り応力を越えると複合体の層剥離が起こるであろう。米国特許第4,872,220;5,024,594;5,180,585;5,335,372および5,391,423号には、血液、微生物およびウイルスが生地を透過しないようにする生地および/またはポリマーの層が利用されている製品が記述されている。同様に、米国特許第4,991,232号にも、血液が衣服を透過しないようにする層が複数含まれている医学用衣類が記述されている。生地および/またはポリマーの層を用いる場合、伝統的に、結果として衣類の重量が重くなり、かつ追加的原料が用いられている。更に、この上に示した技術で処理しておいたウエブにポリマーを被覆すると、それはこの上で考察した制限と同じ制限を示す。

0014

ある種の積層技術、特に産業用複合体に関連した技術では、製品を成形している間のポリマーと生地の接着を向上させそして/またはそれらの複数の層を得るための段階を組み合わせる必要がある。米国特許第3,762,978号には、硬化したシリコンポリマーの表面を別の未硬化シリコンポリマー組成物に接着させる目的で上記硬化シリコンポリマーの表面を鉱酸で調製する方法が記述されている。このような技術では特殊な組成物を用いる必要があり、全ての組成物が一般に入手可能であるとは限らない。更に、このような技術は初期のシリコンポリマーコーティングに頼っていることから、この上で考察したコーティングの制限を有する。

0015

IV.化学的組成物
1つの層と別の層の接着を改良しようとする大部分の産業努力は、主に、接着に伴う化学焦点を当てていた。数多く存在する特許(あまりにも数が多いことから挙げるのは不可能である)はユニークな化学的組成物の使用を伴っている。この技術に向けた特許が数多く存在することは、各組成物がユニークな能力を有してはいるが接着性、耐久性および/または他の性能特性に関係した制限を有することの証拠である。接着を改良するためのユニークな組成物に関連した特許の例には下記が含まれる:米国特許第4681808;5292586;5360852;5416144;5374485;5342870;4525400;4483973;5308887;5190827;5175058;5175057;5128394;5096981;5028485;4988779;4794192;5436303;5399614;5714265;4918126;4205559;5023288;4942093;5503940;5700532号、ヨーロッパ特許出願公開第0 491 483 A1号、そしてStein他がMacromoleculesの19:2291−2294(1986)に示した論文。このような文献は大部分が接着に関連した特定の化学的部分を同定している。上記特許の2つ、即ち米国特許第5714265号および5700532号には、2種類の異なる硬化剤、即ち白金を基とする触媒を用いたポリマーとパーオキサイドを基とする触媒を用いたポリマーを使用して、それらを相互作用させて向上した接着を作り出すことを記述している。

0016

V. 技術の組み合わせ
ある種の技術は複数の基質/ポリマー層の接着を向上させる目的で複数の要因に頼っていることから、それをこの上に挙げた分類のいずれかに入れるのは容易でない。そのような技術では典型的に機械的連結および化学が接着過程で1つの役割を果していることが認識されている。しかしながら、そのような1つの層と別の層の機械的連結を達成する目的で利用された方法は、この上に記述した伝統的な方法、例えば含浸または乳化/浸漬技術などに限定されていて、この上に記述したように、そのような技術の制限を示す。

0017

米国特許第3,962,511号には織物生地複合体が記述されていて、その複合体は、(A)生地の繊維をポリウレタン反応混合物カプセル封じし、(B)上記反応混合物を乾燥させて少なくともある程度硬化させ、(C)上記カプセル封じを受けさせた生地の1つの表面に軟質熱可塑材上敷き(overlay)を接着させ、そして(D)熱をかけることで上記熱可塑材を上記カプセル封じを受けさせた生地の隙間の中に加圧下で押し込む逐次的段階で作られている。用語「カプセル封じ」が用いられてはいるが、そのような「カプセル封じ」を達成する方法は、この上に記述した如き標準的な有機溶媒浸漬技術にすぎない。そのような技術は環境的に有害で、繊維の表面の上に生じるポリマーの配置は不規則で不連続であり、その結果として繊維/ポリウレタンの接触面がもたらされる。そのポリウレタンは個々の繊維を真にはカプセル封じしていない(即ち取り巻いていない)ことから、その接着は繊維/ポリウレタンの結合に制限される。更に、別の層を付着させる前にポリウレタンをある程度硬化させていることから、結果として、元々の織物ウエブよりも低い鍛造性を示す織物基質がもたらされ、それによって、その処理を受けさせた基質を複合品、例えばホースまたはベルトなどに成形する場合に問題が生じる。

0018

米国特許第4,109,543号には、他の技術の鍛造性/柔軟性の懸念を取り扱う努力で、ホットメルト(hot melt)タイプの熱可塑性材料(これは加熱されると基礎織物基質の中に浸透し得る)を含んで成る複合積層物を製造する方法が記述されている。その積層物の柔軟性が最適な度合になるように、その熱可塑材を加熱した時にそれが上記生地の隙間の中に入り込む度合を最大で約15%から約75%にして、糸構造物自身の中に実質的量で入り込まないようにしている。そのような「ホットメルト」技術を用いると構造物の柔軟性は向上するが、熱可塑材と織物基質の接着による制限を受ける。更に、その熱可塑性材料は糸構造物の中に入り込んでいないことから、それは基礎織物基質に含まれる個々の要素、即ち繊維を取り巻いてはいない。米国特許第4,181,157号では、スリーブ(sleeve)と保護ライン(protected line)がスリーブのバックリング(buckling)も分離も伴わない湾曲した形態を取り得るようにする目的で、通常にコイル状にしたシート(coiled sheet)を上記ラインに取り付けた時の柔軟性が向上するようにガラス繊維の織り基質を片に裁断することで鍛造性/柔軟性の懸念を取り扱った。そのような技術では継目が複数作り出され、それによって漏れを起こす可能性がある地点が複数作り出される。

0019

更に別の技術は、熱可塑性材料を加圧してそれを基礎基質の中に入り込ませるか或は基質およびポリマー層の全部を包んで前以て決めておいた形状にして硬化させることに頼る技術である。そのような技術は標準的なコーティングまたは加圧技術に頼っていることから、ポリマー層と基質層の間に接着部分が作り出される。そのような技術は更に米国特許第3,969,177;3,972,757;4,511,615;5,398,729および5,677,046に記述されている。そのような技術はこの上に示した分類で考察した制限と同じ制限のいくつかを含む。

0020

図1a、1bおよび1cに、この上で考察した3タイプの従来技術の処理を示す。図1aに、繊維含有(fibrous)織物基質の浸漬処理品の断面を示す。繊維表面上の粒子状斑点がポリマーの残渣を表している。図1bに、繊維含有織物基質のコーティング処理品の断面を示す。このコーティングは1つの表面に沿って繊維と相互作用し、その結果としてコーティング/繊維の接触面が作り出される。図1cに、繊維含有織物基質の積層処理品の断面を示す。この積層物は接着剤で1つの表面に接着しており、その結果として積層物/繊維の接触面が作り出される。

0021

本技術分野で求められているものは、基礎基質の鍛造性および特性を保持しながら複数の層の間の接着およびそのような複合品が示す耐久性の両方を向上させる単一方法である。

0022

本発明は、元々の基質が示す鍛造性および好適な特性を保持させながらそのような複合構造物の基質とポリマー層の間の接着と耐久性の両方を向上させる方法に関する。この方法に、実質的に溶媒を含んでいなくてチキソトロピー性(thixotropic)もしくは擬似塑性(pseudoplastic)特性を示す未硬化のポリマー組成物を構成要素(structural elements)が含まれていてそれらの間に隙間が存在する基礎基質の上に位置させ、そのポリマー組成物にせん断低粘化(shear thinning)を受けさせてそれを上記基質の中に入り込ませることでそれが上記構成要素の大部分をカプセル封じすると同時に複数の隙間空間開放されたままになるようにし、そのカプセル封じされた未硬化の基礎基質の少なくとも1つの表面にポリマーまたは熱可塑性材料の層またはフィルムを付着させ(applying)、上記層を加圧してそれを上記カプセル封じされた未硬化の基礎基質の隙間の中に入り込ませることで化学的および機械的連結結合(interlocking bond)を生じさせ、そしてその完成した複合体を硬化させることを含める。任意に、硬化に先立って上記多層複合体をある形状に成形しておいてもよい。この方法を用いると、本明細書の以下に記述するように、通常の方法に比較して向上した接着と耐久性を示すと共に優れた鍛造性と柔軟性を示す多層複合品および医学用衣類が生じる。

0023

100パーセント(100%)固体ポリマーまたは実質的に溶媒を含まないポリマー組成物にせん断低粘化を受けさせる時に用いる方法が下記の特許および特許出願(これらは全部引用することによって全体が本明細書に組み入れられる)(全ての図を包含)に記述されている:1998年1月27日付け提出した係属中の米国特許出願連続番号09/014,316、係属中の米国特許出願連続番号08/962,700、08/963636、08/962,698および08/963,663(これらは全部1997年11月3日付けで提出);1995年6月7日付けで提出した係属中の米国特許出願連続番号08/472,568;1995年5月17日付けで提出して1998年2月18日付けで認可された認可米国特許出願連続番号08/442,983;1995年3月17日付けで提出して1997年10月21日付けで認可された認可米国特許出願連続番号08/407,191;1997年12月16日付けで発行された米国特許第5,698,303号;1995年5月23日付けで発行された米国特許第5,418,051号;1993年5月11日付けで発行された米国特許第5,209,965号;1991年4月2日付けで発行された米国特許第5,004,643号;そして米国特許出願連続番号167,630、167,643、167,797および167,869(全部1988年3月14日付けで提出して、ここに放棄した)。この上で組み込んだ特許および特許出願の方法に従ってポリマー組成物とウエブを取り扱って変化させると、(1)ウエブの隙間空間が少なくともある程度開放されたまま複数の構成要素がポリマー組成物でカプセル封じされているウエブか、或は(2)内部層(internal layer)がウエブを通して広がっているウエブか、或は(3)カプセル封じされた構成要素とポリマー組成物の内部層の両方を有するウエブのいずれかが生じる。

0024

向上した基質性能が達成されるようにポリマーの薄フィルム基質内に正確に位置させる目的で用いる方法を実質的に溶媒を用いないで行う。いろいろな手段でポリマー組成物をウエブ表面の上にに付着させる。このポリマーを上記ウエブの表面に付着させた後、好適には直ちに、上記ポリマー組成物にせん断低粘化を受けさせて、それの粘度を制御様式で有意に低下させてそれを上記ウエブ内の選択した場所の中に入り込ませる。この過程を補助する目的で、典型的には、そのせん断低粘化を受けさせる場所のウエブを引き伸ばすことでそれに好適には歪みを持たせる。このような歪みによって二重(double or dual)のせん断低粘化が作り出されることからポリマー組成物がウエブの中に入り込み易くなる。ウエブの場合、ブレードの刃の状態、せん断低粘化を受け得るように工学処理したポリマー、ウエブの速度、そして結果として繊維およびフィラメントが上記ブレードの刃の下を即座に通った後に繊維およびフィラメントが再び位置する場所の組み合わせによって歪みがもたらされる。

0025

ポリマー組成物を基礎ウエブ、即ち基質内に制御して位置させることは、1995年3月17日付けで提出して1997年10月21日付けで認可された米国特許出願連続番号08/407,191に従う機械の基本的な態様で達成可能である。この技術は、いろいろなポリマーをウエブの表面に塗布する塗布装置、ウエブの一部分に張力をかける1対の装置、およびその部分のウエブに張力下で力をかけるブレードのように非常に簡単であり得る。このウエブが上記ブレードを通り過ぎた後にそれを張力下で引っ張るか、或は別法として、上記ブレードを上記ウエブに関係させて動かして上記ブレードが力を発生するようにすることで、ポリマー組成物を流動させてそれを上記ウエブの三次元マトリックスの中に入り込ませかつそれを制御様式で上記ウエブから引き出し、その結果として、選択した繊維またはポリマーの内部層または両方をカプセル封じしているポリマーの薄フィルムが残るようにする。その後、好適には、そのウエブにかかっている張力を解放し、そして本発明の目的で、上記ウエブを、本明細書に記述するように、次に層またはフィルムを付着させる目的で未硬化のままにしておく。

0026

ポリマー類が基礎基質内に存在する場所を制御することができることは、後で付着させる層またはフィルムとの結合で利用され得る表面積(決められた基礎基質の体積内の)の制御に直接的な相互関係を示す。このような制御の結果は、次に付着させる層またはフィルムの化学的および機械的連結の度合の制御に変換される。

0027

ポリマーまたは熱可塑性材料の層またはフィルムを通常のコーティングおよび/または積層技術でそのカプセル封じされた未硬化の基礎基質の少なくとも1つの表面に付着させる。そのような技術には、これらに限定するものでないが、ナイフオーバーエア(knife−over−air)、ナイフオーバーロール(knife−over−roll)、ロールコーティング逆ロールコーティング、ギャップコーティング(gap coating)、押出し加工コーティングおよび他の同様な趣旨の技術が含まれる。本発明の1つの好適な態様では、Mascoe Systems Corporation(Mualdin、South Carolina)が供給しているナイフオーバーロール装置および方法を用いて層またはフィルムを付着させる。

0028

本明細書に記述するように、カプセル封じされた基礎基質と次のポリマーもしくは熱可塑性材料を積層させる時、代替方法を用いることも可能である。そのような方法全部の1つの鍵となる面は、その付着させたポリマーまたは熱可塑性材料(類)が圧力でそのカプセル封じされた基礎基質の隙間の中に入り込んで化学的および機械的連結結合を形成する点である。そのような積層の組み合わせには、これらに限定するものでないが、(a)カプセル封じされた単一の基礎基質とポリマーもしくは熱可塑性材料の1つの層を圧力で一緒にすること(「ワンプライ(one ply」)、(b)そのカプセル封じされた基礎基質が空気にさらされたままであるか或は隣接するポリマーまたは熱可塑層の間に挟まれるように複数の「ワンプライ」層を圧力で一緒にすること、そして(c)カプセル封じされた複数の基礎基質を複数のポリマーまたは熱可塑性材料の間に交互に積み重ねた後にそれらを圧力で一緒にすることが含まれ得る。個々の付着を他のそのような積層組み合わせに頼ることも可能であると理解されるべきである。上記圧力をかける段階は積層段階のいずれであってもよいか、或は別法として、カプセル封じされた基礎基質と次のポリマーまたは熱可塑性材料を積層する別の段階であってもよい。ある種の付着の1つの鍵となる面は、そのような複数の層を調製している間にそのカプセル封じされた基礎基質が未硬化であるか、或は多くとも硬化がある程度のみで「粘着」特性を保持している点である。そのようにすると、上記複合品は鍛造性を保持していて、多様な製品、例えばダクト、ホースおよびシールなどに成形可能である。この多層複合品を成形した後、それに硬化を受けさせてもよい。更に、層またはフィルムを付着させる前に基礎基質を未硬化のままにしておくと結果として優れた性能結果が得られることも示されている。

0029

層またはフィルムを付着させる前の基礎織物基質を未硬化のままにしていることから、2つの部分から成るポリマー組成物、例えばDow Corning、GE Silicones、Wacker−Chemieまたは他の商業的供給業者が供給している2つの部分から成るRTVシリコンポリマー(白金で硬化)を用いることができ、1つの部分を基礎織物基質にこの上で識別したせん断低粘化過程で付着させそして2番目の部分をフィルム層加工段階(film layer processing step)で付着させる。その2つの部分は硬化後に架橋して均質な弾性重合体であるシリコンポリマーを生じる。その基質/ポリマー層の間に生じる化学的および機械的連結結合は、引き剥がし試験で検出され得る破壊がポリマーの凝集破壊のみであるような結合である。このことは、上記基質/ポリマー層の接着強度の方が上記フィルム層加工段階で付着させたポリマーの凝集力よりも高いことを意味する。このような驚くべき結果は予想外であり、多様なポリマー組成物で得られた。

0030

本発明の現在のところ好適な態様を例として示す添付図と協力させて本説明を考慮することで本発明に関連した他のいろいろな特徴およびさらなる特徴、態様などが本分野の技術者に明らかになりかつ理解がより良好になるであろう。しかしながら、本明細書の図およびそれに関連した付随部分は単に説明および記述の目的で与えるものであり、本発明の制限として意図するものでないと明らかに理解されるべきである。

0031

以下に行う説明に本発明を実施するに最も良好であると現在のところ思われる様式を含める。この説明は本発明の一般的な原理を説明する目的で行うものであり、制限の意味で解釈されるべきでない。

0032

カプセル封じ(この上に記述したせん断低粘化方法によるカプセル封じ)を受けさせた未硬化の基礎基質の上に層またはフィルムを付着させると、全く予想外に、結果として通常の積層、コーティングまた複合体製造方法に比較して優れた複数の層の接着がもたらされる。更に、そのような基礎基質に未硬化または多くとも半硬化したポリマー組成物を付着させると、その後に行う硬化に先立って上記基質を複合製品に成形する場合にそれが最大限の柔軟性を保持することが確保される。本明細書に記述する方法を用いると、通常の技術を用いて製造された複合品に比べて軽くて、強く、柔軟性がありかつ使用材料の量が少ない多層複合品がもたらされる。

0033

カプセル封じ
互換的に用いる用語「包む」または「カプセル封じ」は、少なくともいくつかの個々の繊維の露出している表面部分を個々別々の層、フィルム、コーティングなどで部分的または完全に取り巻くか、包むか或は取り囲むか、或は多孔質ウエブの気泡または孔の壁を内張りすることを指す。そのような層は、時として、同じ包み込み(enveloping)材料の他の部分(上記包み込み層、包み込まれた繊維、内張りされた気泡または孔の壁などに隣接するウエブ内部領域に付着してくる)に隣接するか或は一体になり得る。この包み込み層の厚みは一般に0.01から50ミクロンの範囲、好適には約0.05から25ミクロンの範囲、最も好適には0.1から10ミクロンの範囲である。内部コーティングにおける包み込み度合、隙間を満たす度合、詰め込み度合などの測定を、便利には、顕微鏡または好適には通常の走査電子顕微鏡(SEM)技術を用いて行う。本発明の目的で、SEMによるそのような測定の性質から、隙間空間または連続気泡が「完全に満たされる」は隙間空間または連続気泡が「詰まる」ことであると見なすことができる。

0034

内部層
本明細書で用いる如き用語「内部コーティングまたは内部層」は、ウエブの外側表面から一般に距離を置いて存在していてその中に制御様式で存在させるポリマーとその特定領域内のウエブに含まれる繊維およびフィラメントの組み合わせで実質的に連続的に満たされいる領域を指す。そのようなコーティングまたは層はその特定領域内で個々の繊維を包み込みそして/または取り囲みまたはカプセル封じしているか或は多孔質ウエブまたは基質の気泡または孔の壁を内張りしている。この内部層は必ずしも平らである必要はなく、ウエブを通してうねっているか或は曲がりくねっていてもよく、時にはウエブの片面または両面に触れてさえいてもよい。内部層は、一般に、織りウエブおよび不織ウエブのマルチコンプレックス(multi complex)構造物の部分としてウエブの両側で露出している。この内部層の厚みは一般に0.01から50ミクロンの範囲、好適には約0.05から25ミクロンの範囲、最も好適には0.1から10ミクロンである。

0035

ウエブ、基質または基礎基質
互換的に用いる用語「ウエブ」、「基質」または「基礎基質」は、それに生地を含めることを意図し、繊維または構成要素で構成されたシート様構造物(織物または不織物)を指す。繊維と一緒に繊維でない要素、例えば粒子状の充填材結合剤染料、サイズなどがウエブの多孔度にも柔軟性にも実質的な影響を与えない度合で含まれていてもよい。本発明に従う処理を受けさせるウエブの少なくとも50重量パーセントが繊維であるのが好適であるが、より好適なウエブはそれの構造の少なくとも約85重量パーセントを繊維として有する。本明細書に教示する場合を除き、ウエブをサイジング剤(sizing agent)、コーティングなどで全く処理しておかないのが現在のところ好適である。このようなウエブには積層フィルムまたは生地および織りまたは不織多孔質基質が含まれ得る。また、このウエブは複合フィルムであってもよいか或は多孔質基質または二重層に積層させたフィルムであってもよい。このウエブに任意に耐久性のあるはっ水仕上げ剤による前処理を受けさせておくことも可能である。本発明に従う有利な処理、繊維包み込みおよび内部被覆を受けさせるサンプルウエブまたは生地には、ナイロン、綿、レーヨンおよびアクリル樹脂(acrylic)生地ばかりでなく数種の繊維のブレンド物である生地が含まれる。また、不織生地、モノフィラメント含有生地なども使用可能である。

0036

本発明の方法を用いた処理を受けさせる多孔質の軟質ウエブに用いられている繊維は天然もしくは合成を源とする繊維またはそれらの混合物であってもよい。その例には綿、羊毛黄麻リネンアセテートポリエステル類ポリエチレンテレフタレートを包含)、ポリアミド類(ナイロンを包含)、アクリル樹脂、オレフィン類アラミド類、アズロン類(azlons)、ガラスアクリル系(modacrylic)、ノボイド類、ニトリル類、レーヨン、サランスパンデックス、ビナール(vinal)、ビニヨン再生セルロース酢酸セルロースなどが含まれる。また、天然繊維合成繊維のブレンド物も使用可能である。

0037

用語「ウエブ」、「基質」または「基礎基質」には柔軟な多孔質ウエブおよび柔軟でない多孔質ウエブが含まれる。本発明の実施で使用可能なウエブは下記の一般的な2つの種類に分類分け可能である:(1)繊維含有構造物および(2)連続気泡または孔を有する構造物、例えばフォーム

0038

繊維含有構造物
多孔質で柔軟な繊維含有ウエブは会合しているか或は相互に絡み合っている複数の繊維または構成要素で構成されていてそれらの間に隙間または隙間空間が限定されている。好適な繊維含有ウエブには織り生地または不織生地が含まれ得る。他の基質には、これらに限定するものでないが、連続気泡または孔を中に含むマトリックス、例えばフォームまたは合成などが含まれる。本発明で出発材料として用いる柔軟な多孔質ウエブは、一般かつ典型的には、本質的に平面的または平らで、一般に反対側に面する平行な表面を有する。そのようなウエブは複数の繊維で構成されていてそれらの間に隙間を有する三次元構造物であるか或は連続気泡または孔が中に含まれているマトリックスである。このマトリックスはポリマー固体(繊維状の要素および繊維状でない要素を包含)で構成されていてもよい。

0039

連続気泡構造
本発明では開放孔または網状気泡を有する主要な3種類の基質:即ち革(天然革および人工、即ち合成革が含まれる)、連続気泡を有する発泡プラスチックシート(またはフィルム)、および濾過膜を用いることができる。

0040

a.発泡プラスチックシート
発泡プラスチックシートまたはフィルム基質の製造は、添加剤である発泡剤樹脂と一緒に配合するか或はポリマーをシートまたはフィルムに加工しながらまだ液状のポリマーに空気または揮発性流体注入することのいずれかで行われる。発泡した基質は、そのような発泡した基質の密度固体状のポリマーよりも低くなるように気体空間、即ち気泡の網状組織を持つことを特徴とする内部構造を有する。本発明の実施で出発材料として用いる発泡シートまたはフィルム基質は柔軟な連続気泡構造物である。

0041

b.革
本発明で用いるに適切な天然革は典型的にスプリットハイド(split hides)である。合成革は組成(または構造)および特性の点で幅広多様性を示すが、それらは、それらが使用される製品において革のように見える。技術的説明の目的で合成革は下記の2つの一般的な分類に分類分け可能である:被覆生地および合成多孔皮革

0042

合成多孔皮革である合成革は、通気性および水蒸気透過性ばかりでなく作業性、機械加工性および他の特性の点で非常に革に類似するように製造されている。通常は、制御された微孔性(連続気泡)を示す構造物を製造するとバリヤー性透過性が得られる。合成革が被覆生地の場合のコーティングは通常ビニルまたはウレタンのいずれかである。ビニルコーティングは固体状であるか或は膨張させたビニルであり、内部の気泡は通常独立気泡型の泡である。そのような構造物の外側もしくは前表面または面は一般に非多孔性であることから、そのような構造物が示す通気性および水蒸気透過性は劣っている。しかしながら、内側もしくは後ろ表面または面は多孔質であることから、それの裏面に硬化し得るチキソトロピー性材料と1種以上の修飾剤を塗布することを通して、そのような材料を本発明の実施で使用することも可能である。

0043

c.濾過膜
本発明の実施で用いることを意図する濾過膜には、微孔性膜限外濾過膜非対称膜などが含まれる。適切な膜材料にはポリスルホンポリアミドポリイミドニトロセルロース、酢酸セルロース、ナイロンおよびそれらの誘導体が含まれる。本発明の実施で用いるに適切な他の多孔質ウエブには、繊維、天然もしくは合成繊維から誘導された織りおよび不織生地、紙などが含まれる。紙の例はセルロースを基とする紙およびガラス繊維を基とする紙である。

0044

カプセル封じされた基礎基質
用語「カプセル封じされた基礎基質」は、本明細書に記述するせん断低粘化方法に従う処理を受けさせたウエブ、基質または基礎基質を意味する。そのような基質はカプセル封じされた構成要素を含み、また別法として、内部層を含み得る。

0045

チキソトロピー性または擬似塑性材料
本発明のせん断低粘化カプセル封じ段階中、一般に、硬化し得る如何なるチキソトロピー性もしくは擬似塑性材料も使用可能である。そのような材料は好適には100パーセント(100%)固体ポリマーであるか或は溶媒を実質的に含まないポリマー組成物、より好適にはシリコンポリマー類である。上記にも拘らず、ポリマー組成物には全体としてその組成物全体の一成分として加えられた溶媒がいくらか含まれている可能性があるが、但し本明細書に記述する如きせん断低粘化の目的で上記組成物がそれでもそれのチキソトロピー性または擬似塑性特性を保持していることを条件とする。本発明の実施で用いる硬化性ポリマー組成物は、好適には、出発粘度が10秒-1のせん断速度において約1000センチポイズより大きくて約2,000,000センチポイズ未満のものである。そのような組成物に持たせる出発粘度は25℃において約5,000から約1,000,000センチポイズの範囲が現在のところ最も好適である。そのような組成物が含有する揮発性材料の量は約1重量%未満であると考えている。

0046

このような硬化性ポリマー組成物は典型的に重合体(通常は共硬化性のポリマーとオリゴマーの混合物)である考えており、それには硬化を助長する触媒が含まれていると考えている。本明細書で用いる如き用語「ポリマー」または「重合体」は、ポリマー類および重合体組成物ばかりでなくモノマーとオリゴマーの混合物も指す(そのような組成物および混合物が硬化性でせん断低粘化を起こし得る度合であるが)。本発明で使用可能なポリマー類は、完全に重合したポリマー類であってもよいか、モノマー類またはある程度重合したポリマー類(一般にオリゴマー類として知られる)または完全に重合したポリマー類の混合物であってもよい。このようなポリマーは、最終生成物で望まれる物性に応じて、硬化し得るか、ある程度硬化し得るか、或は硬化しなくてもよい。このようなポリマー組成物には添加剤が含まれている可能性がある。シリコンが好適な組成物で、特に2つの部分から成るRTVポリジメチルシロキサン類(白金で硬化する)であるが、他のポリマー組成物にはポリウレタン類フルオロシリコン類、シリコン修飾ポリウレタン類、アクリル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン含有材料、ネオプレン類、高粘ちょう度ゴム(HCR)、他の硬化機構を持つシリコンポリマー類、例えばパーオキサイドで硬化するシリコンポリマー類などが含まれ、これらは単独でか或はシリコンと組み合わせて使用可能である。

0047

硬化
硬化性材料は、必ずしもではないが通常は少なくとも1つのかけられた変数、例えば時間、温度、放射線、および硬化用触媒もしくは硬化促進剤の存在および上記材料に入っている量などによって誘発されて材料の状態、条件および/または構造が変化し得る材料、例えば硬化性ポリマー組成物などである。用語「硬化する」または「硬化した」は完全な硬化ばかりでなくある程度の硬化も包含する。如何なる場合にも、硬化を起こさせる場合、例えば多孔質の軟質基質またはウエブの中に選択的に入り込ませておいた上記ポリマー組成物を硬化させる場合などでは、そのような組成物に含まれる成分は、その硬化を受けさせる組成物の性質、塗布変数、そして恐らくは他の要因に応じて、完全またはある程度の(a)重合、(b)架橋または(c)他の反応の1つ以上が起こることを経験する可能性がある。本発明は塗布後に硬化しないか或は塗布後にある程度のみ硬化するポリマー類を包含すると理解されるべきである。硬化していないポリマーもしくはポリマー組成物を「未硬化」と呼ぶことができる。

0048

バルク(bulk)形態におけるポリマーの硬化プロファイル(cure profiles)は、レオメーター(rheometers)、例えばRheometric Scientific(Piscataway、New Jersey)が製造しているAresモデルレオメーターなどを用いて試験可能である。本分野の技術者は硬化プロファイルの解析を通してバルクポリマー出発状態および最終的な硬化条件を決定することができるであろう。そのような2つの状態の間に存在する如何なる硬化も「ある程度の硬化」であると認め、それに関する如何なる言及もある程度の硬化の正確な度合を言及するものでない。本分野の技術者はAresモデルレオメーターの如き装置を容易に用いかつ理解するであろう。用語「ある程度の硬化」は完全な硬化に達していない何らかの度合で硬化していることであると容易に理解されるであろう。

0049

基礎基質にカプセル封じを受けさせた後に上記ポリマー組成物を硬化させないままにしておくか或はある程度のみ硬化させることの予想外な特定の有益さを同定した。例えば、通常の産業用複合体用途では、「下塗りした」通常の基礎基質に層またはフィルムを付着させる時、その「下塗りした」基質をその付着させる層またはフィルムに関して特定の角度で位置させる必要があるか、或はそのような下塗りした基質の柔軟性を高める目的でそれらを片に裁断する必要がある。それとは対照的に、本発明のカプセル封じを受けさせた基礎基質は、溶媒を用いた塗装を受けさせた通常の基質に比べて柔軟性および鍛造性がより高く、その結果として、産業用の複雑な複合製品に成形することができる度合がより高い。ある用途では、最初に基質を硬化させることなくカプセル封じを受けさせた基礎基質を取り扱った後にそれを加工することができることが本発明の一体式(integral)面であり、これはその付着させるポリマー組成物がチキソトロピー性または擬似塑性特性を示すことによる。硬化させていなくても上記ポリマー組成物は粘性のある性質を有することから、それらは重力の影響に耐え、その結果として、最初にせん断低粘化でそれを基質の中に入れることが長期間に渡って維持される。それにも拘らず、時として、そのカプセル封じを受けさせた基質が「粘性」のある感触を示すままであるようにその付着させるポリマー組成物を少なくともある程度硬化させておくか或は個々の用途で必要ならば上記ポリマー組成物を完全に硬化させておく方が望ましい可能性もある。ある程度の硬化は、その処理した基質をそれが完全に硬化するまでにいろいろな容器または槽で成形する場合に時々用いられる技術である。その上、結果として、層またはフィルムを付着させる前に上記基礎基質を未硬化のままにしておくと優れた性能結果が得られることも示されている。このような現象は、ある程度ではあるが、そのカプセル封じを受けさせた基礎基質内の未硬化ポリマーが緩んだ構造を持つことでそれが上敷き層またはフィルムに順応することによって化学的および機械的連結が増強されることによるものであると考えている。

0050

ポリマー組成物の硬化に関する従来技術で知られる通常の硬化条件が一般に本発明の実施で用いるに適切である。このように、約250度Fから約350度Fの範囲の温度を用いかつ約30秒から約1分の範囲の時間を用いることができるが、熱による硬化を実施する時には所望に応じて用いる硬化時間を長くすることおよび短くすることそして温度をより高くすることおよびより低くすることも可能である。また、放射線による硬化、例えば電子ビームまたは紫外光を用いた硬化なども利用可能である。しかしながら、硬化の促進で白金触媒を用いると同時に使用する温度を低くしかつ硬化時間を短くする方が好適である。

0051

約320度Fから約500度Fの硬化温度が望ましく、それにかかる時間は約2分から約30秒である(温度およびポリマー組成に応じて)。硬化促進剤をポリマーに存在させる場合には、硬化温度を約265度Fまたはそれ以下の温度にさえ下げることも可能である(時間をこの上に示した範囲内のままにしながら)。所望の架橋状態、即ち部分的または完全な架橋が達成されるように硬化温度を調節する。また、エネルギーの源および種類もポリマーおよび添加剤の位置に影響を与える。望まれるならば、硬化の達成で放射源(電子ビーム、紫外光など)をオーブンの代わりか或はオーブンと組み合わせて用いることも可能である。

0052

せん断低粘化
本発明の目的で、チキソトロピー性または擬似塑性材料は、液体の流れが(a)ウエブを構成している構成要素(即ち繊維またはフィラメント)をカプセル封じするポリマー組成物の薄フィルムを形成すると共に隙間空間が少なくともある程度開放されたままになるか、(b)ポリマー組成物の内部層を形成するか、或は(c)前記のある種の組み合わせを形成するように位置することを容認するように、液体の粘度がせん断撹拌または掻き混ぜによって低下すると言った液体流れ挙動を示す。それは出発液内のある種の緩く接合した構造[これは休止貯蔵期間)の間に組み立てられて適切な応力がかかっている期間の間に破壊する]の破壊によって引き起こされると理論付けする。

0053

本発明の実施で用いることを意図するエネルギー源には、硬化し得るチキソトロピー性材料にせん断条件を受けさせることが含まれる。この用語「せん断低粘化」は、それの最も幅広い意味において、ある材料にエネルギーをかけるとそれの粘度が低くなることを意味する。例えば、処理用材料とびウエブを1つ以上のブレードに接触させた状態で上記ブレードに関して固定した配向送り込むことなどを通して、それにせん断条件を与えることができる。このようなブレードはウエブ材料の多種多様性を受け入れるように硬質または軟質であってもよい。例えば、ウエブが柔らかくて柔軟性がある時には、より堅いブレードを用いてもよい。同様に、ウエブが堅くて硬質の時には柔軟なブレードを用いてもよい。

0054

別法として、処理用材料とウエブをローラーに制御可能圧力下で通すことを通してエネルギーを与えることも可能である。本発明の実施で用いることを意図するエネルギーの他の源には、熱エネルギー超音波エネルギー、電子ビーム、マイクロ波および電磁放射線が含まれる。ポリマーを加圧下で付着させると、それはポリマー組成物の粘度に感受性を示す。温度はポリマー組成物の粘度を下げるか或は変えることからポリマー組成物に影響を与えるが、ポリマー組成物は特定の温度を越えると硬化し始める。ポリマーを付着させている間か或は次にポリマーをせん断で処理している間に起こるせん断で誘発させる温度変化が粘度に影響を与える可能性もある。また、ポリマーの化学組成も上記処理工程で1つの役割を果しかつウエブの構成要素(繊維を包含)の処理そして隙間および連続気泡空隙の充填度の調節で役割を果す。

0055

多層接着方法
基質とポリマー層の間の接着とそのような複合構造物が示す耐久性の両方を向上させる方法に、実質的に溶媒を含んでいなくてチキソトロピー性もしくは擬似塑性特性を示す未硬化のポリマー組成物を構成要素が含まれていてそれらの間に隙間が存在する基礎基質の上に付着させ、上記ポリマー組成物にせん断低粘化を受けさせてそれを上記基質の中に入り込ませることでそれが上記構成要素の大部分をカプセル封じすると同時に複数の隙間空間が開放されたままになるようにし、そのカプセル封じされた未硬化の基礎基質の少なくとも1つの表面にポリマーまたは熱可塑性材料の層またはフィルムを付着させ、上記層を加圧してそれを上記カプセル封じされた未硬化の基礎基質の隙間の中に入り込ませることで化学的および機械的連結結合を生じさせ、そしてその完成した複合体を硬化させることを含める。任意に、硬化に先立って上記多層複合体をある形状に成形しておいてもよい。この方法を用いると、本明細書の以下に記述するように、通常の方法に比較して向上した接着と耐久性を示すと共に優れた鍛造性と柔軟性を示す多層複合品および医学用衣類が生じる。

0056

100パーセント(100%)固体ポリマーまたは実質的に溶媒を含まないポリマー組成物にせん断低粘化を受けさせる時に用いる方法が、この上に示した特許および特許出願(これらは全部引用することによって全体が本明細書に組み入れられる)(全ての図を包含)に記述されている。この上で組み込んだ特許および特許出願の方法に従ってポリマー組成物とウエブを取り扱って変化させると、(1)ウエブの隙間空間が少なくともある程度開放されたまま複数の構成要素がポリマー組成物でカプセル封じされているウエブか、或は(2)内部層がウエブを通して広がっているウエブか、或は(3)カプセル封じされた構成要素とポリマー組成物の内部層の両方を有するウエブのいずれかが生じる。

0057

向上した基質性能が達成されるようにポリマーの薄フィルムを基質内に正確に位置させる目的で用いる方法を実質的に溶媒を用いないで行う。いろいろな手段でポリマー組成物をウエブ表面の上にに付着させる。好適には、このウエブがブレードを通り過ぎた後にそれを張力下で引っ張るか、或は別法として、上記ブレードを上記ウエブに関係させて動かして上記ブレードが力を発生するようにすることで、ポリマー組成物の粘度を低くしかつ流動させてそれを上記ウエブの三次元マトリックスの中に入り込ませ、その結果として、選択した繊維またはポリマーの内部層または両方をカプセル封じしているポリマーの薄フィルムが残るようにする。この過程を補助する目的で、典型的には、そのせん断低粘化を受けさせる場所でウエブを引き伸ばすことでそれに好適には歪みを持たせる。このような歪みによって二重のせん断低粘化が作り出されることからポリマー組成物がウエブの中に入り込み易くなる。ウエブの場合、ブレードの刃の状態、せん断低粘化を受け得るように工学処理したポリマー、ウエブの速度、そして結果として繊維およびフィラメントが上記ブレードの刃の下を即座に通った後に繊維およびフィラメントが再び位置する場所の組み合わせによって歪みがもたらされる。その後、好適には、そのウエブにかかっている張力を解放し、そして本発明の目的で、上記ウエブを、本明細書に記述するように、次に層またはフィルムを付着させる目的で未硬化のままにしておく。図2は、本明細書に記述するせん断低粘化方法に従う処理を受けさせた繊維含有ウエブの塗布表面を示す走査電子顕微鏡写真(SEM)である。図2の基礎基質は、繊維束とその束内に存在するカプセル封じされた繊維の間に存在する隙間空間内に好適な内部層またはバリヤーフィルム(barrier film)が位置していて繊維束間の隙間空間が開放されたままであることを示している。このようなカプセル封じされた基礎基質は元々の未処理生地の位相、手触り、ドレープおよび触感の大部分を保持している。

0058

ポリマー類が基礎基質内に存在する場所を制御することができることは、後で付着させる層またはフィルムとの結合で利用され得る表面積(決められた基礎基質の体積内の)の制御に直接的な相互関係を示す。このような制御の結果は、次に付着させる層またはフィルムの化学的および機械的連結の度合の制御に変換される。例えば、ポリマーで主にカプセル封じされていてそれの隙間空間の実質的に全部が開放されたままである基礎基質を作り出すと、その基礎基質内の繊維表面の大部分が次に付着させる層またはフィルムの接着で利用されるであろう。

0059

典型的な産業用生地製品は「密封された生地」構造物の状態で用いられており、これらは時には「機械的ゴム品」または「複合体」と呼ばれている。このような領域の製品の例はホース、ベルトおよびダクトである。ホース製品の構築で行われる通常の処理では、基礎生地、例えばファイバーグラスまたはNomexを用いて始めた後、接着を助長する目的で、この上の「背景セクションに記述した標準的な溶媒を基とする浸漬方法を用いて「下塗り」することが行われる。この「下塗り」段階は、しばしば、高粘ちょう度ゴム(HCR)がトルエンに20から30%の固体量で入っている溶液を用いて行われる。次に、その下塗りした基質を追加的HCRシートまたは層と一緒にカレンダーに通すことで公称HCR厚が10ミル(0.010インチ)の材料を生じさせる。この材料の引き剥がし強度および時にはラップせん断(lap shear)を以下に記述する試験で測定する。次に、その「密封された生地」は柔軟性が不足していることから、それを片に裁断し、そしてその片を更に加工して最終部品を生じさせる。さらなる処理は、マンドレルまたは鋳型を用いてその「密封された生地」の片を包んだ後、その材料(単層または多層)をオーブンに入れてゴムを硬化させる。そのような最終部品にある種の促進老化破壊試験、しばしば、以下に記述する如き破裂試験(burst test)を受けさせる。

0060

そのような材料が破壊を起こす機構は、下塗り層接着破壊(adhesive failure)(即ち層剥離)またはHCR層の凝集破壊であり得る。凝集破壊が特別なHCRを用いた時に達成され得る最良の破壊である。この上に記述した如き通常の処理では、しばしば、最大の引き剥がし強度が得られるように厚みが10ミル(0.010インチ)のHCR層が選択されているが、より薄くて、より強い層の方が望ましい。通常の処理を用いてそのような厚みにした時の破壊機構はしばしば凝集破壊である、即ち「下塗り」した基質とHCRの接着の方がHCR材料内の分子が示す凝集力よりも大きい。本分野の技術者にとって重大な問題は、そのような「密封された生地」の接着強度、溶媒使用、柔軟性または鍛造性、そして最終複合品全体の重量、強度および厚みである。予想外に、本発明に記述する方法を用いるとそのような重大な問題を処理する材料が得られることを見い出した。

0061

本発明では、通常方法の「下塗り」段階の代わりにこの上に記述したカプセル封じ方法を用いる。このようにして、本発明では100パーセント(100%)固体ポリマーまたは溶媒を実質的に含まないポリマー組成物を基礎基質上で用いることから、有害な有機溶媒を使用しない。

0062

ポリマーまたは熱可塑性材料の層またはフィルムを通常のコーティングおよび/または積層技術でそのカプセル封じされた未硬化の基礎基質の少なくとも1つの表面に付着させる。そのような技術には、これらに限定するものでないが、ナイフオーバーエア、ナイフオーバーロール、ロールコーティング、逆ロールコーティング、ギャップコーティング、押出し加工コーティングおよび他の同様な趣旨の技術が含まれる。本発明の1つの好適な態様では、Mascoe Systems Corporation(Mualdin、South Carolina)が供給しているナイフオーバーロール装置および方法を用いて層またはフィルムを付着させる。

0063

本明細書に記述するように、カプセル封じされた基礎基質と次のポリマーもしくは熱可塑性材料を積層させる時、代替方法を用いることも可能である。そのような方法全部の1つの鍵となる面は、その付着させたポリマーまたは熱可塑性材料(類)が圧力でそのカプセル封じされた基礎基質の隙間の中に入り込んで化学的および機械的連結結合を形成する点である。そのような積層の組み合わせには、これらに限定するものでないが、(a)カプセル封じされた単一の基礎基質とポリマーもしくは熱可塑性材料の1つの層を圧力で一緒にすること(「ワンプライ(one ply」)、(b)そのカプセル封じされた基礎基質が空気にさらされたままであるか或は隣接するポリマーまたは熱可塑層の間に挟まれるように複数の「ワンプライ」層を圧力で一緒にすること、そして(c)カプセル封じされた複数の基礎基質を複数のポリマーまたは熱可塑性材料の間に交互に積み重ねた後にそれらを圧力で一緒にすることが含まれ得る。個々の付着を他のそのような積層組み合わせに頼ることも可能であると理解されるべきである。上記圧力をかける段階は積層段階のいずれであってもよいか、或は別法として、カプセル封じされた基礎基質と次のポリマーまたは熱可塑性材料を積層する別の段階であってもよい。ある種の付着の1つの鍵となる面は、そのような複数の層を調製している間にそのカプセル封じされた基礎基質が未硬化であるか、或は多くとも硬化がある程度のみで「粘着」特性を保持している点である。そのようにすると、上記複合品はそれの最大限の接着強度を達成しかつそれの鍛造性を保持することで、多様な製品、例えばダクト、ホースおよびシールなどに成形することが可能になる。この多層複合品を成形した後、それに硬化を受けさせてもよい。しかしながら、硬化は積層の任意段階、複合体製品に成形する前または後で実施可能であると理解されるべきである。本発明の「ワンプライ」複合体は、成形前に硬化させた時でも、溶媒を用いて塗布が行われる通常の下塗り方法で作られ「ワンプライ」複合体よりも高い柔軟性を示す。このような柔軟性は、ある程度であるが、ポリマーを基礎基質の上に位置させるのとは対照的に基礎基質の中に位置させることによるものであると考えている。

0064

1つのポリマーを本発明のカプセル封じ技術で基礎基質に付着させそして異なるポリマーまたは熱可塑性材料を層またはフィルムとして付着させることも可能である。別法として、2つの部分から成るポリマー組成物、例えばDow Corning、GE Silicones、Wacker−Chemieまたは他の商業的供給業者が供給している2つの部分から成るRTVシリコンポリマー(白金で硬化)を本発明で用いることも可能である。そのような組成物を用いて、1つの部分を基礎織物基質にこの上で識別したせん断低粘化カプセル封じ過程で付着させそして2番目の部分をフィルム層加工段階(film layer processing step)で付着させてもよい。その2つの部分は硬化後に架橋して均質な弾性重合体であるシリコンポリマーを生じる。その基質/ポリマー層の間に生じる化学的および機械的連結結合は、引き剥がし試験で検出され得る破壊がポリマーの凝集破壊のみであるような結合である。このことは、上記基質/ポリマー層の接着強度の方が上記フィルム層加工段階で付着させたポリマーの凝集力よりも高いことを意味する。このような驚くべき結果は予想外であり、多様なポリマー組成物で得られた。

0065

図3は、本発明の方法で製造した多層複合体の断面の光学図である。この使用した光学顕微鏡所在地が日本の東京に在る会社HiRox Co.,Ltdが製造しているHi−Scope MX−5030Zモデルであった。色の明度が高い束がカプセル封じされた基礎基質のファイバーグラス束である。色の明度が低い層が、そのカプセル封じされた基礎ファイバーグラス基質の上および中にカレンダー加工されたHCR層である。

0066

発明の理論
以下に示す本文は、ここに理解されるであろうように、本発明の理論に関するが、しかしながら、本明細書ではそのような理論によって範囲を限定することを意図するものでない。本発明の理論を正確に記述するのは不可能であることは分かっているが、それでも得たユニークで予想外な結果は決して減じるものでなく、本発明の範囲の限定として見なされるべきでない。

0067

溶媒を用いて塗布が行われる通常の下塗りおよびコーティング方法に対比させた時の本発明の方法を用いて製造した製品の間の性能の差(以下の実施例に示す如き)は、本明細書に記述するように、概念的に説明可能である。接着は表面の相互作用と機械的連結と分子拡散の合計である。「表面の相互作用」は、ファンデルワールス力、二極/二極相互作用、水素結合および他の同様な趣旨の相互作用に由来する引力を指す。機械的連結は、その付着させたポリマーまたは修飾用材料が「隅および裂け目」を包むか或は基質内の穴を通して染み込む時に生じる。その塗布したポリマーまたは修飾用材料には接着性および凝集性成分が入っている。この接着性成分は、そのポリマーまたは修飾用材料を付着させる基質に対してそれらがどれくらい良好に接着するかを記述し、そして凝集性成分は、その塗布したポリマーまたは修飾用材料の分子がそのマス(mass)全体に渡ってどれくらい良好に合体するかを記述するものである。その付着させたポリマーまたは修飾用材料が基質に付着して機械的連結が生じると、そのポリマーまたは修飾用材料の凝集力がその複合体が全体として示す強度に加わる、即ちそのポリマーまたは修飾剤を取り除くにはそれの分子構造引き裂く必要がある。分子拡散の影響は、接着剤分子の透過に対して比較的透過性がない基質を選択しそして接着剤を表面に位置させた後非常に短期間に分析を実施するならば、無視することができるであろう。そのような場合、その理由で、接着は表面の相互作用と機械的連結の合計であると解釈され、その2つの技術の間の比較を行うことができる。

0068

表面の相互作用
表面の相互作用は下記の成分:(a)分子当たりの強度、(b)面積当たりの分子数、および(c)全体面積で構成される。基礎ファイバーグラス基質の処理に関して、溶媒を用いて塗布が行われる通常の下塗りに対比させた時の本発明のカプセル封じ方法が示す表面相互作用を試験する時、両方の系でオルガノポリシロキサンポリマー類を用いた。従って、オルガノポリシロキサンに入っているシリコン分子とファイバーグラス分子の間の結合強度は、恐らくは、いずれの系も同じであり、この2つの系の分析では「分子当たりの強度」成分を削除することができるであろう。しかしながら、記述するように、単位面積当たりの分子数および修飾を受けた材料の全体面積は恐らく異なるであろう。

0069

その差を示すには本発明の100パーセント(100%)固体を基とする方法に対比させて溶媒を基とする通常の方法の典型的な単位体積要素を調べるのが有効である。図4aおよび4bに2つの単位体積要素の簡潔化した図を示す。図4aに固体を30パーセント(30%)と溶媒溶液を70パーセント(70%)含んで成る通常の溶媒系の単位体積要素を示す。図4bに100パーセント(100%)固体ポリマーを含んで成る本発明の単位体積要素を示す。各場合の分子数は混合物に含まれる接着剤成分であると解釈し、各シリコンポリマー分子はある程度の接着能力を持つと理論付ける。匹敵する単位体積要素当たり、図4aには接着剤分子が3個存在しそして図4bには接着剤分子が10個存在する。基礎基質に最初塗布された時点で、最初、図4bの表面200には接着剤分子が10個存在するのに比較して、図4aの材料の表面100には接着剤分子が3個存在する(溶媒が7個存在する)。図4aでは表面から溶媒分子数個取り除かれてはいるが、しかしながら、その表面および/またはポリマー網状組織からの溶媒の完全な除去は達成されないと考えている(これは、図4aに示した材料のサンプルでは溶媒を用いてポリマーが塗布されていてその調製したポリマーを550度Fに加熱すると変色が起こることで示される)。

0070

本発明の塗布方法(即ち100%固体)の方が単位面積当たりの結合数が多いことが受け入れられたとして、次の接着結合の成分は、複合体の各々に含まれる「下塗りされた」基礎基質の上に後で上敷きされる複合層の結合で利用される面積全体である。接着の「面積」成分を説明する目的で、7628スタイルのファイバーグラスで作られた基礎基質を用いて比較試験を実施した。この未処理の基礎生地の厚みを6ミル(0.006インチ)で始める。通常の溶媒使用下塗り方法を用いて高粘ちょう度ゴム(HCR)がトルエンに30パーセント(30%)の固体量で入っている溶液を調製した場合、10%の重量付加(weightadd on)で2ミルの厚み上昇がもたらされる(全体として8ミルになる)一方、本発明の100パーセント(100%)固体塗布では、13%の重量付加で生じる厚み上昇は1ミルのみであった(全体として7ミルになった)。このことは、溶媒を用いた塗布では複合体の表面に存在する量が多くなる傾向があるが本発明の方法では基礎基質内部の個々の繊維の回りに存在する傾向があることを示している。

0071

溶媒を用いて塗布された通常のHCR材料は主に基質の表面に存在すると言った理論を支持するさらなる証拠を図5に示す。図5はHCRを溶媒で塗布することで作られた生地の側面を撮った光学顕微鏡写真である。所在地が日本の東京に在る会社HiRox Co.,Ltdが製造しているHi−Scope MX−5030Zモデル光学顕微鏡を用いて図5を得た。図5の中の色が明るい筋が基礎ファイバーグラス基質であり、その上と下に存在する「バンプ(bumps)」が基礎基質の繊維束であり、そしてより暗い灰色(黒色とは対照的に)はHCR表面の色を表している、と言うのは、この写真は断面を撮った写真でありそして生地サンプルは写真の中の方に向かって後方に湾曲しているからである。明るい白色の基礎基質は灰色のHCR変色を全く示しておらず、このことは、溶媒を用いて塗布されたHCR材料はファイバーグラスの大部分の中に入り込んでいなくて主に生地の表面に存在することを示している。それとは対照的に、図2に示すように、本発明のせん断低粘化方法でポリマーを塗布するとポリマーが基礎ファイバーグラスの大部分の中に入り込む。従って、本発明の100パーセント(100%)固体塗布では、通常の溶媒塗布方法に比較して、基質全体に渡って被覆される表面積が大きいことから、層またはフィルムの結合で利用される表面がより大きいと結論付ける。実際の光学画像はHCRを明るいオレンジ色として示すことを本分野の技術者は認識するであろう。

0072

機械的連結
最後に、この上に記述した2つのサンプルに関して、層またはフィルムの染み込みを可視化することを通して、最後の接着成分である機械的連結を調査した。黒色ネオプレンゴムの層をこの上に記述した7628ファイバーグラス基礎基質各々の1つの表面に置く結果として生じさせた材料をCarverプレス圧縮成形することを通して、上記調査を行った。図6aおよび6bは、黒色ネオプレンゴム層を位置させた表面と反対側の表面(各基礎基質の)をHi−ScopeMX−5030Zで分析した時の光学顕微鏡写真である。図6aは溶媒を用いてHCRを塗布した基礎基質であり、この場合、ネオプレンゴムはファイバーグラスを透過しなかった。図6bは本発明の方法を用いて100パーセント(100%)固体材料でカプセル封じすることで製造した物であり、この場合、黒色のネオプレンゴムが明らかに繊維束の個々の繊維を貫いて透過していた。従って、本発明の100パーセント(100%)固体塗布に伴う機械的連結の度合は通常の溶媒塗布方法に比較して大きいと結論付ける。

0073

全体としての接着
図7aおよび7bに示すように、表面の相互作用と機械的連結が向上することによって接着が向上することを概念的に見ることができる。この上で行った分析で考察したように、図7aおよび7bは、処理を受けさせた繊維含有織物基質の断面図を示す図式的図である。各図において、明るい灰色の丸い形状は繊維の断面を表し、黒色の線は「下塗り」または「カプセル封じ」用ポリマーを表し、そして暗い灰色は基礎基質の上に付着させた層またはフィルムを表す。図7aに、溶媒を用いた通常の下塗り方法に続く積層方法を用いて調製された典型的な基礎基質を示す。図7bに、本発明の方法、即ち100パーセント(100%)固体ポリマーを用いて基礎基質をカプセル封じしそして次に積層方法を用いて調製した基礎基質を示す。図7aおよび7bは、溶媒を用いて塗布した下塗り剤の表面に通常の方法でHCRゴムの層を付着させた場合と本発明の方法を用いて繊維を生地全体に渡ってカプセル封じしてHCR層を繊維束の中に浸透させた場合の差を示す目的で理想化した図である。

0074

保護/医学用衣類
再使用可能な市販の医学用衣類の製造は、ある程度の差を伴うが、この上に記述した複合品とほぼ同じ方法で行われている。1番目として、基礎基質は典型的にポリエステル生地である。2番目として、溶媒を用いて塗布が行われる通常の下塗り段階の後、コーティングまたはフィルム積層段階が1回行われる(他の層を一緒に挟むことを全く伴わない場合)。再使用可能な医学用衣類、例えば外科用ガウンなどは、高い水圧要求を満足させる必要があり、かつ典型的には数多くの洗濯サイクルに渡ってウイルス遮断を保持すべきである。そのような再使用可能な衣類を費用効果的にするには、それらが多数回に渡る産業的洗濯に耐えるようにする必要がある。処理方法が同様であると認識して、産業用複合体で用いるように開発された技術をポリエステル基礎基質に適用した。その結果も再び期待を越えていた。基礎基質をカプセル封じした後に吸蔵性(occlusive)層またはフィルムを付着させることで生じさせた複合体の接着強度は、通常にエマルジョンをカレンダー加工することで下塗り剤を塗布しそして層を被覆することで作られた複合体に比較して向上した接着強度を示し、この強度は産業基準を満足させるか或はそれを越えている。本発明の方法を用いると、産業要求に合致するか或はそれを越えると同時に通常の方法に比較してずっと軽量の材料がもたらされる。その上、そのように軽量の製品は通常の生地に比べて外観がより良好である。

0075

例えば、再使用可能な医学用衣類の産業を長年に渡って苦しめていた問題は、通常の生地ではポリマー、典型的にはシリコンポリマーが非塗装(non−coated)表面から「はげ落ちる」ことであった。本発明の方法に従って製造した生地は、ポリマーが表面に存在するのとは対照的に基礎基質の内部に存在することから、そのような問題を示さない。図8aに、通常の再使用可能医学用衣類の生地の非塗装表面を撮った走査電子顕微鏡写真(SEM)を示す。その基礎基質はポリエステル生地であり、それをシリコンポリマーが入っているエマルジョンと一緒にカレンダー加工しておいた。このシリコンポリマーは、表面に見える小球体を形成しており、これはこの上に記述した図1aに示した図と類似している。図8aに示したシリコン小球体は、使用および洗濯を継続して行うと生地からはげ落ちる。しかしながら、図8bは本発明の方法に従う処理を受けさせた生地を撮ったSEMで、これはフィルム層を存在させていない表面のSEMを示している。その基礎基質はポリエステル生地であり、それに、100%固体のオルガノポリシロキサンポリマーにせん断低粘化を受けさせることによるカプセル封じを受けさせておいた。その生地の表面にはシリコンの緩く結合した「小球体」は全く存在しない。ワープフィル(warp/fill)の隙間空間に渡って見えるのはシリコンポリマーのみであり、このシリコンポリマーは表面に小球体として存在していなくて、塗布表面(見えない)から来る流れの残留物として存在する。

0076

以下に示す実施例で本発明のさらなる説明を行うが、本発明の範囲に制限を与えるとして決して解釈されるべきでない。それとは対照的に、本明細書の説明を読んだ後の本分野の技術者に思い浮かぶと思われる本発明の精神および/または添付請求の範囲から逸脱することのない本発明の他のいろいろな態様、修飾および相当物自身に頼る必要があり得ると明瞭に理解されるべきである。

0077

従来技術の複合ホースを製造して試験する方法の例が1980年1月1日付けで発行された米国特許第4,181,157号[引用することによって全体(全ての図を包含)が本明細書に組み入れられる]に記述されている。本明細書で引用する全ての標準的試験方法、例えばASTM方法などは引用することによって全体が本明細書に組み入れられる。

0078

実施例1カプセル封じされた基礎基質の調製
この実施例では、シリコンポリマーをファイバーグラス基質に塗布すると結果としてファイバーグラス繊維の均質な未硬化カプセル封じが生じることを立証する。選択した基礎生地はBurlington GlassFabrics(BGF)が製造してGraphite Masters(ロサジェルス、CA)が供給している7628ファイバーグラスであった。この生地はそれの製造業者によるアミノシラン仕上げ剤(643仕上げ剤)を含んでいた。しかしながら、また、仕上げ剤を含まないファイバーグラス生地を用いることも可能である。この生地を重量および空気透過率に関して試験し、Gurley Precision Instruments(Troy、NY)が供給しているGurley空気パーメオメーター(permeometer)を用いて測定した時の空気透過率は好適には1分当たり40−80立方フィートであるが、他の透過技術も使用可能である。

0079

この基礎ファイバーグラス基質をアプリケーションヘッド(application head)[これはブレーキニップ(break nip)、一連のブレード、アイドラーロール(idler rolls)およびプルニップ(pull nip)から成っている]に通す。ニップ速度の比に差を付けることで張力ゾーンを作り出し、ブレーキニップを30psiにしそしてプルニップを100psiにする。張力を240ポンドにする。上記ファイバーグラス基質を一連のアイドラーロールおよびせん断用ブレードに通して送り込む。このせん断用ブレードは、隣接する表面が少なくとも8の粗度平均(Roughness Average)(RA)[別の粗度スケールでは時としてRA8またはRMS8と呼ばれている]になるように研磨されている結果として鋭利な刃を持つ。シリコンポリマーを1番目のせん断用ブレードの直前に加える。2番目のブレードを用いて余分なポリマーを更に位置させることに加えてそれを基礎基質から抽出した後、プルニップに通す。上記基質がブレードの中に入る角度(「入角」)およびブレードから出る角度(「出角」)をブレードの刃の平らな面と基質の表面から測定する。ブレード1の入角を約27度にした。ブレード1の出角を約20度にした。ブレード2の入角を約16度にした。ブレード2の出角を約12度にした。ライン速度を10ヤード/分にした。その結果として生地は、カプセル封じしているシリコンポリマーの薄膜を有し、未硬化であり、次の処理中に硬化する能力を有する。

0080

その付着させたポリマーはGE Siliconesが供給している2つの部分から成る100パーセント(100%)固体の液状シリコンゴムであり、それの実験製品番号は1277−01−029、パートBであった。このパートBは典型的な成分である付加硬化性(addition cure)パートBオルガノポリシロキサンポリマーに加えて特許品である接着促進剤[これは未知であるが、上記ポリマーを白金触媒(これは典型的にその2つの部分から成る系のパートAに含まれている)なしに硬化させる接着促進剤である]が入っている。この1277−01−029BをWacker Silicones Corp(Adrian、Michigan)が供給しているポリマー(0.75重量%)と一緒に混合する。上記Wackerが供給しているポリマーはLR CM325、即ち色に加えて熱老化定性を与える顔料マスターバッチである。

0081

実施例2産業用複合ホースの製造
この実施例では本発明に従って産業用複合ホースを製造する時に用いる方法を示す。この方法では高粘ちょう度ゴム(HCR)シートで多層カプセル封じされたファイバーグラス材料の加工レイアップ(lay−up)および硬化手順を記述する。使用した媒体は下記から成っていた:
旋盤
− 直径が4インチのアルミニウム製マンドレル
− 1.5インチのナイロン製ラップまたはテープのロール(長さ約30フィート
空気循環オーブン
実施例番号1に記述した如きカプセル封じを受けさせた7628スタイルファイバーグラスを4枚(ワープ方向の長さが6.5インチになるように裁断した約4.5インチx6.5インチ)
− 厚みが0.020インチで約4.5インチx6.5インチのHCRシートを4枚
PTF被覆ファイバーグラスまたは相当する剥離フィルムを1枚(約1インチx4.5インチ)
セイフティピン(safety pin)または相当物を1本。

0082

カプセル封じされた7628の4サンプルのシリコン塗布側のワープ方向の左上隅に番号(1、2、3、4)を付ける。

0083

マンドレル上の試験片のレイアップ
この試験片を調製する手順を、マンドレルをモーターのスイッチを切った状態で用いて、多層試験片がマンドレルの回りを包むように実施する。1枚のHCRを上記マンドレルの前方末端部から約1インチの所の奇麗な表面の上に置いて、ワープ方向の6.5インチの長さがマンドレルの回りに巻き付けられるようにする。上記HCRを覆っている保護紙をゆっくりと剥がす。1枚(#1)のカプセル封じされた7628を上記HCRの上に付着側が下になる(HCRの上に付着側が来る)ように位置させる。別の1枚のHCRをそのカプセル封じされた7628の非付着(non−application)側の上に置くことで、サンドイッチ効果を作り出す。そのHCRから保護紙をゆっくりと剥がす。1枚(#2)のカプセル封じされた7628をHCRの上に付着側が下になるように位置させる。別の1枚のHCRをその処理した7628の非付着側の上に置く。そのHCRから保護紙をゆっくりと剥がす。1枚の1インチx4.5インチのPTFE被覆ファイバーグラス剥離フィルムまたは相当物を上記層の上に約0.90インチがそのカプセル封じされた7628に接触しそして約0.10インチが縁を越えて突き出るように位置させる。1枚(#3)のカプセル封じされた7628をHCRの上に非付着側が下になるように位置させる。1枚のHCRをカプセル封じされた7628の#3片の付着面の上に置く。そのHCRから保護紙をゆっくりと剥がす。最後の1枚(#4)のカプセル封じされた7628をHCRの上に非付着側が下になるように位置させる。任意に、この上に示した手順と同じ手順を繰り返して、以下に記述する如く2つの試験片が同時に処理され得るように、2番目のサンプルをマンドレルの縁から約1インチの所に置くことも可能である。

0084

加圧包み手順
1.5インチのナイロン製ラップまたはテープを上記マンドレルの上に巻き付けている間にそれが滑らないようにする目的で上記ナイロン製ラップの開始部分に取り付けたHCR片を利用して、そのナイロン製ラップを旋盤の下に通すことで、それを上記マンドレルの回りにそれがそれ自身の上に直接来るように少なくとも2回巻き付ける。1巻きのテープを手にしっかりと保持しながらモーターを開始させる。上記マンドレルにかかるラップ圧力(wrap pressure)を、旋盤が上記ナイロン製テープをグリップ(grip)からゆっくりと引っ張るようにすることで最大限にする。このナイロン製テープを各巻きが約0.5インチ重なる螺旋模様にする。この試験片(類)をナイロン生地テープで覆う。このナイロンテープの末端部をその下側に位置する層にピン止めする(上記テープが上記サンプルを動けなくすることがないように)。

0085

硬化用試験片
上記マンドレルを上記旋盤から取り外す。このアセンブリ全体を350度Fに前以て加熱しておいたオーブンに30分間入れる。決めておいた時間が経過した時点で、上記マンドレルのアセンブリをオーブンから取り出して、上記ピンを抜く。次に、上記ナイロン製テープを巻き戻すと、それは上記巻き戻しを行っている時にシリンダーが熱で膨張したことが原因で「はじけ(pop)」、このことは、初期のラッピング(wrapping)が良好であったことを示している。このナイロン製テープを将来使用する目的で保管し、ラッピングを10サイクルに及んで行う。このナイロン製ラップをそれ以上再使用すると、それによる圧縮度合があまりにも高くなる。次に、木製のスパチュラまたは形のデプレッサー(depressor)を用いて試験片をマンドレルから取り出す。この試験片を周囲温度に少なくとも20分間放置することでそれを冷す。20分後、PTFE被覆ファイバーグラス剥離フィルムまたは相当物を剥がす。その後、一部を以下の試験手順で記述する如く試験し、その残りのサンプルをオーブンに戻して、以下の試験手順に記述するように、その中に450度Fで4時間および550度Fで15分間入れる。

0086

試験手順
350度Fで30分間硬化させたサンプルから3サンプルをワープ方向に1インチづつ切り取って、1、2、3の印を付ける。実施例#4に記述するファイバーグラス引き剥がし試験手順を用いて各サンプルを最大で2インチ引き剥がす。最大ピーク負荷および平均負荷を記録する。如何なる接着破壊も凝集破壊も記録する。

0087

引き剥がし試験後、上記3サンプル全部をオーブンに戻してそれに450度Fで4時間入れる。その後、サンプルを取り出して試験に先立って最低で20分間放置して冷す。同じファイバーグラス引き剥がし試験手順を用いて各サンプルを最大で2インチ引き剥がす。最大ピーク負荷および平均負荷を記録する。如何なる接着破壊も凝集破壊も記録する。

0088

引き剥がし試験後、上記3サンプル全部をオーブンに戻してそれに550度Fで15分間入れる。その後、サンプルを取り出して試験に先立って最低で20分間放置して冷す。

0089

ファイバーグラス引き剥がし試験を再び用いて各サンプルを最大で2インチ引き剥がす。最大ピーク負荷および平均負荷を記録する。如何なる接着破壊も凝集破壊も記録する。

0090

実施例3破裂強度試験(ASTMD 380−95)
この実施例では、産業用複合ホースを破裂強度に関して試験する時に用いた方法を示す。用いた方法はASTM D 380−95に従う方法である。ASTM D 380−95には産業用複合ホースに関連した試験がいくつか含まれている。この見出しの下のセクション番号16を破裂強度分析で用いる。

0091

この試験は、ホースの一部を水で加圧して破壊が起こるまで圧力を高めることを含む。調製したサンプルを全部Flexfab Horizons International,Inc.(Hastings、MI)で試験した。実施例2に記述した如き本発明の方法で調製したホースのサンプルに試験を受けさせて、それを、溶媒を用いた塗布が行われる通常の下塗り方法を利用したサンプルと比較する。この試験の結果を以下の表に示す。

0092

ID=000002HE=125 WI=136 LX=0370 LY=0550
実施例4 層接着および引き剥がし試験
この実施例では、多層複合品、例えば本発明に従う処理を受けさせたファイバーグラス複合体などの層接着または引き剥がし強度を試験する方法を示す。この層接着方法は、複合材料の破壊力を測定する裁断片試験手順を包含しそして引き剥がし試験はASTMD1876に記述されている試験である。

0093

層接着
試験で用いた装置はMTSSINTECH 2/G Tall Tensile Testing Workstation Model #00.01405であり、それにはMTS Systems Corporation(Eden Prairie、MN)が製造しているTest Works Basic Packageソフトウエア、モデル#00.01157が備わっている。

0094

多層複合品に含まれる2つ以上の層を上記機械の操作手順に従って上記機械に取り付けて、その機械で上記層を引っ張って剥がしながらその層の引き剥がしに要する力の量を測定する。上記ソフトウエアで上記層の引き剥がしに要する最大負荷および要する平均負荷を測定する。典型的な通常の複合体は最初の引裂きを行っている間に最大の負荷を示し、裂け始めた後の裂け伝播中にかかる負荷は有意に低下し得る。

0095

本発明の方法を用いて調製したファイバーグラス複合基質の予想外な結果は、それが示す伝播引き剥がし強度(propagation peel strength)が最初に要する最大引き剥がし強度とほぼ同じくらい高い点である。溶媒を用いた塗布による通常の手順で作られた複合ファイバーグラス品は、初期の最大値の後、引き剥がし強度の有意な低下を示す。この試験したサンプルはこの上の実施例2に従って調製したサンプルであった。この試験の破壊力に関する下記の値[1インチ当たりのポンド(ppi)]は、試験機連動させたコンピューターから得た値であった。その結果は、本発明に従って生じさせた複合層は裂けの伝播全体を通してそれの元々の層接着力の大部分を保持していることを示しており、これは溶媒を用いて塗布を行う通常の技術で作られた複合層とは対照的である。

0096

ID=000003HE=035 WI=129 LX=0405 LY=0350
引き剥がし試験
接着部が示す耐引き剥がし性(peel resistance)の測定で、無関係であるが類似する種類の引き剥がし試験を用いる。この試験は接着部の耐引き剥がし性に関するASTMD1876標準試験方法に記述されている(T−引き剥がし試験)。層接着で用いた装置と同じ装置を用いて引き剥がし強度を測定する。溶媒を基としていて固体量が30パーセント(30%)のポリマーが示す耐接着成分と本発明の100パーセント(100%)固体ポリマーが示す耐接着成分をこの試験方法で比較した。

0097

小さい片に裁断した高粘ちょう度ゴム(HCR)をトルエンに一晩浸漬することを通して、固体量が30%の溶液を調製した。その浸漬によって上記ゴムが溶媒で膨潤し、それによって混合過程が容易になった。この溶液を機械的撹拌機で溶液が粘ちょうになって溶媒中に塊が全く存在しなくなるまで4時間混合した。未処理のファイバーグラス(スタイル7628)を1.5インチx12インチの片に裁断し、そして通常のドクターブレードを用いて上記生地に22ミル(0.022インチ)のフィルムを展着させた(drawn down)。このフィルムの上に2番目のファイバーグラス片を敷いて、良好な接触を確保する目的で上記生地に軽い圧力をかけた。このサンプルを12時間乾燥させた後、強制空気オーブンに入れて350度Fで30分間硬化させた。

0098

GE Siliconesから入手した100%固体RTVシリコンポリマーをこの上に記述したのと同じファイバーグラス片に付着させることを通して、100%固体サンプルを調製した。ドクターブレードを用いて上記生地に14ミル(0.014インチ)のフィルムを展着させた。このフィルムの上に2番目の未処理ファイバーグラス片を敷いて、良好な接触を確保する目的で上記生地に軽い圧力をかけた。このサンプルを強制空気オーブンに入れて350度Fで30分間硬化させた。

0099

両方のサンプルを1インチの幅に切り取って、引き剥がし強度に関して試験した。30%固体溶液のポリマーがもたらした平均引き剥がし強度は0.5ポンドである一方、100%固体ポリマーがもたらした平均引き剥がし強度は5.3ポンドであった。

0100

実施例5 促進破壊試験
この実施例では、本発明の方法で生じさせた複合構造物の方が溶媒を用いた塗布の通常方法で作られた複合構造物よりも高い耐久性を達成する能力を有することを示す。試験を受けさせる材料はこの上の実施例2の方法で製造した産業用複合ホースであった。この試験をBurke Industries(SantaFe Springs、カリフォルニア州)で実施した。

0101

この試験は、ホースの一部を固定具クランプ止めし、それに1/2インチの往復曲げを6サイクル/秒で受けさせそして0−45psiの加圧/圧抜きを425度Fで1分当たり8回定期的に受けさせることを含む。破壊が検出される(即ち水が漏れる)までの時間数を測定する。溶媒を用いて処理された通常の真っすぐな複合ホースの試験では13−40時間の範囲に破壊を示した。この破壊は継目の所の層剥離として現れた。ホース部分に関する今日の要求または仕様は24時間である。溶媒を用いて処理された通常のホース部分の場合の破壊は典型的に24時間の仕様に近いことが分かる。本発明の方法で調製したホース部分を試験した結果、それは56時間の時に破壊を示し、そしてその破壊の機構は突発的な生地破壊であり、継目の所には破壊が生じなかった。このことは、上記生地の極限強度が達成されたことを意味し、これは、個々の生地およびゴム組成物が決められている場合に達成可能な最大値である。

0102

実施例6重量付加および厚み測定
この実施例では、処理を受けさせた基質(多層複合品を包含)の重量付加および厚み計算値の測定で用いる方法を示す。処理を受けさせた基質のポリマー重量付加を試験する手順を1番目の方法に記述する。処理を受けさせた基質の厚みを測定する手順を2番目の方法に記述する。

0103

重量付加
A&D Co.,Ltd.(東京、日本)が製造しているモデルER180Aを用いて重量測定を行った。未処理基質の12インチx12インチの3サンプルを重量測定して平均を取ることで、それを「未処理」重量とする。この基質を処理した後、この処理を受けさせた基質の12インチx12インチの3サンプルを重量測定して平均を取ることで、それを「処理」重量とする。これらの重量を記録し、そしてその面積を用いて重量(ポンド/平方ヤード)を計算する。処理基質の重量と未処理基質の重量の差が重量付加である。

0104

厚み測定
Testing Machines,Inc.(Islandia、NY)が製造しているModel #73−0668厚みゲージを用いて厚みの測定を行う。試験を受けさせる材料の8インチx12.5インチの3サンプルを上記厚みゲージでその製造業者の手順に従って測定する。生地が圧縮されないようにする目的で圧力を全く加えない。上記機械は値を0.00001インチの範囲内で計算し得る。3つの値を全部記録して、平均を計算する。その平均を厚みとして用いる。

0105

実施例7医学用衣類の製造
この実施例では、ポリエステル繊維が均一にカプセル封じされるようにシリコンポリマーをポリエステル基質に塗布してそれに硬化を受けさせそしてそれの上にバリヤーフィルム層を付着させることを示す。選択した基礎生地はPrecisionFabrics Group,Inc,(Greensboro、NC)が製造して供給している70デニールポリエステルであった。

0106

DWR予備処理
ポリエステル生地にポリマーを付着させるに先立って、その生地を特別に開発した耐久性はっ水(「DWR」)仕上げ剤で浸漬処理しておいた。この仕上げ剤にはMitsubishi International Co.(ニューヨーク、ニューヨーク州)が供給しているRepearl F23が5重量%、Stev−tex Inc.(Santa Fe Springs、CA)が供給しているFreeRez MWが0.5重量%、Stev−tex Inc.がまた供給しているFreeCatUTX−2が0.2重量%および水が94.3重量%入っている。このDWR調合液は他の調合液に比較して洗濯に対して高い耐久性を示すことを確認した。以下に示すポリマー付着段階で敷く層は充分に薄く、その結果として、上記DWRの分子はカプセル封じしているフィルムの表面から露出するか或はその表面に移行して疎水性を高めると考えている。次に、この生地を重量、空気透過性、厚みおよびカウント(count)に関して試験した。DWR処理後の生地重量は全体で1平方ヤード当たり2.6から3.0オンスの範囲でなければならない。Gurley Precision Instruments(Troy、NY)が供給しているGurley空気パーメオメーターで測定した時の空気透過率は1分当たり14から20立方フィートの範囲であるべきである。DWR処理後の生地厚は0.22から0.26ミリメートルの範囲であるべきである。カウントは144x100から150x97の範囲であるべきである。

0107

ポリエステルのカプセル封じ
ポリエステル製生地をアプリケーションヘッド[これはブレーキニップ、一連のブレード、アイドラーロール、プルニップおよびテンターフレームオーブン(tenter frame oven)から成っている]に通した。ニップ速度の比に差を付けることで、上記ブレードアプリケーションを貫く張力ゾーンを作り出し、ブレーキニップを100psiにしそしてプルニップを100psiにした。張力を440ポンドにした。上記ポリエステル製ウエブを一連のアイドラーロールおよびせん断用ブレード(これらは床と平行である)に通して送り込んだ。このせん断用ブレードは、隣接する表面が少なくとも8の粗度平均(RA)[別の粗度スケールでは時としてRA8またはRMS8と呼ばれている]になるように研磨されている結果として鋭利な刃を持つ。上記ポリマーを1番目のせん断用ブレードの直前に加えた。2番目のブレードを用いて余分なポリマーを更に位置させることに加えてそれを抽出した後、その生地をプルニップに通した。上記基質がブレードの中に入る角度(「入角」)およびブレードから出る角度(「出角」)をブレードの刃の平らな表面と基質の表面から測定する。ブレード1の入角を約34度にした。ブレード1の出角を約26度にした。ブレード2の入角を約25度にした。ブレード2の出角を約30度にした。ライン速度を20ヤード/分にした。次に、その生地を前以て加熱しておいたテンターフレームオーブン[Mascoe System Corporation(Mauldin、SC)が供給しているModel #886]に1分当たり20ヤードの速度で送り込みながらゾーン1の温度を350度Fにし、ゾーン2の温度を350度Fにしそしてゾーン3を冷却用ゾーンとして用いた。その結果として生地は、繊維をカプセル封じしているシリコンポリマーの薄膜を有していた。別法として、以下に記述するように、バリヤーフィルム層を付着させ終わるまで上記基礎ポリエステル生地を未硬化のままにしておくことも可能である。上記フィルム層を敷く前に上記基礎基質を未硬化のままにしておくと結果としてフィルムの接着がより良好になると考えている。

0108

その付着させたポリマーはGE Siliconesが供給している2つの部分から成る100パーセント(100%)固体の液状シリコンゴムであり、それの製品番号は6108であり、パートAとパートBの比率は1:1であることに加えて、追加的に白金触媒をAとBの重量の0.5%の量で用いた。上記シリコンには典型的な成分である付加硬化性オルガノポリシロキサンポリマーに加えて特許品である接着促進剤[これは未知である]が入っていた。

0109

フィルム付着
上記カプセル封じを受けさせたポリエステル製生地を、(a)アプリケーションヘッド[これはブレーキニップ、プルニップおよびアイドラーロールから成っている]そして(b)2番目の処理装置[Mascoe System Corporation(Mauldin、SC)が供給しているModel #886で、これはブレード、バックロール(back roll)、トロー(trough)およびテンターフレームオーブンから成っている]に、カプセル封じ付着側を上にして通した。ニップ速度とテンターフレーム速度の比に差を付けることで張力ゾーンを作り出し、ブレーキニップを20psiにし、プルニップを50psiにし、そしてブレーキニップとプルニップとテンターフレームの間の張力が100ポンドになるように設定した。ライン速度を5ヤード/分にした。張力が平衡に到達した後、プルニップを外すことで、ブレーキニップとテンターフレームのピンの間に張力ゾーンを作り出した。上記カプセル封じを受けさせたポリエステル製ウエブを一連のアイドラーロールそしてナイフオーバーロール処理ゾーン(ブレードとバックロールで作り出される)に通して送り込んだ。このブレードの刃は丸い形であった。上記ポリマーを上記ブレーキの前に位置するトローに加えた。このトローと上記ブレーキの隙間を1インチに設定し、バックロールの速度を1分当たり8ヤードに設定し、そしてブレーキの設定を、全処理重量が1平方ヤード当たり6.0から6.5オンスになるような高さに設定した。

0110

実施例8 Mullen耐水圧性試験(ASTMD 751−95)
この実施例では、この上に示した実施例7に従う処理を受けさせた生地の耐圧性の測定で使用する方法を示す。この試験方法はASTM D 751−95に従う。この試験で用いた機械はMullen Testes(Chicopee、MA)が供給しているMullen Model 6K778Bである。試験に先立って、いくつかのサンプルを通常の洗濯に従って多数回洗った。上記処理を受けさせたポリエステル生地のサンプルをプラットフォーム(platform)の上部にシリコンフィルム側を上にしてクランプ止めした。上記Mullen機のスイッチを入れて、シリンダーで水を上記生地の非フィルム層(non−film−layer)側に当てた。圧力を上記生地および/またはシリコンフィルム層破裂するまで高くしていった。最も高い読みの圧力を読み取り、その結果を以下の表に含める。更に、試験数が同様であると思われる場合でも、溶媒を用いた下塗りを受けさせた通常の材料の上に被覆したフィルム層はその表面から層剥離する傾向があり、その結果として、シリコンの泡が多量に生じたことを注目する。

0111

本発明のカプセル封じに加えて吸蔵性バリヤー層(occlusive barrier layer)処理を受けさせた最終的な材料を市販されている通常の再使用可能医学用衣類の不浸透パネル(impermeable panel)と比較した。その結果を以下の表に示す。全ての材料に洗濯/乾燥サイクルを受けさせた後、Mullen試験機による水圧試験を受けさせた。この水圧試験をASTM標準D 751−95に従って行った。上記市販材料は7.2オンスの材料であり、これはこの試験条件下で60回洗濯後60psiを保持することができなかった。上記吸蔵性バリヤー層を伴わせたカプセル封じ材料は6.0オンスの材料であり、60回洗濯後でも60psiに合格し、そして70回洗濯した後にのみ60psiに合格しなかった。対照として、下塗りしていない生地の上にカプセル封じなしに形成させた標準的なコーティングフィルムはほんの30回の洗濯で不合格になった。

0112

0113

ID=000005HE=035 WI=135 LX=0375 LY=2350
実施例9 Mullen破裂試験(ASTM方法を修飾)
この試験は、試験に先立ってシリコンフィルム層の上部にパネル生地を加える以外は実施例8の試験と同様である。このパネル生地は100%、70デニールのポリエステル、2.0オンス/平方ヤードの炭素繊維から成っている。

0114

ID=000006HE=040 WI=136 LX=0370 LY=0450
実施例10カプセル封じされた基礎基質の硬化に対する未硬化
この実施例では、カプセル封じされた基礎基質を後でそれに層またはフィルムを付着させる前に未硬化のままにしておくと多層複合品の性能が向上し得ることを立証する。試験を受けさせるポリエステルサンプルの調製を簡潔化した「手で引っ張る(hand pull)」方法で行い、この方法では、生地に張力をかけ、その張力をかけた生地にポリマー組成物を付着させ、そしてナイフをその生地に渡って引っ張ることで上記ポリマー組成物にせん断低粘化を受けさせて、それを上記生地の中に入り込ませかつ余分な組成物を上記生地から引き出す。手で引っ張るのでは、せん断力をポリマー組成物にかける時に人による変動が起こることが原因で、必ずしもむらなくカプセル封じされた生地が作り出されるとは限らない。操作条件を均一に制御する能力がより良好でより複雑な機械を用いてウエブに処理を受けさせると、そのウエブは上記サンプルに比較して向上した性能または同様な性能を示すと考えている。

0115

上記調製を受けさせたポリエステルサンプル全部で、ポリエステル基礎基質および2つの部分から成るRTVシリコンポリマー(GE Siliconesが供給しているGE 6108)を用いた。これらのサンプルに15ニュートンの張力をかけながら、せん断用ナイフを用いて上記ポリマーにせん断低粘化力をかけることで、それを上記基礎基質の中に入り込ませて、それが上記繊維をカプセル封じするようにした。サンプルの半分に硬化を350度Fで24時間受けさせそしてサンプルの半分は未硬化のままにした。その後、サンプルとサンプルの厚みが均一になることを確保する目的でシム(shims)を用いて、上記サンプルの各々の上に追加的GE 6108シリコンポリマーのフィルムを広げた。次に、全てのサンプルに硬化を350度で2分40秒間受けさせた。次に、これらのサンプルを実施例#8に記述したように繰り返し洗濯して定期的にMullen試験に従う耐水圧試験を受けさせた。その結果を以下の表6に示す。この結果は、層またはフィルムを付着させる前に基礎基質を未硬化のままにしておくと優れた結果が得られることを示している。このような現象は、ある程度であるが、そのカプセル封じされた基礎基質内に存在する未硬化のポリマーが緩んだ構造を有することから、それがその上敷きした層またはフィルムに順応し、それによって化学的および機械的連結が向上することによるものであると考えている。

0116

ID=000007HE=030 WI=136 LX=0370 LY=2000
ファイバーグラスを基礎基質として用いて同様な実験を実施した。これらのサンプルの調製をこの上の実施例#2に記述した手順に従って行った。しかしながら、厚みが20ミル(0.020インチ)のHCR層を付着させるに先立って、サンプルの半分には、カプセル封じを受けさせた未硬化のファイバーグラス基礎基質を用い、そしてサンプルの半分では、カプセル封じと硬化を受けさせたファイバーグラス基礎基質を用いた。これらのサンプルに実施例#4に記述した方法を用いた層接着試験を受けさせた。この結果は、再び、層またはフィルムを付着させる前に基礎基質を未硬化のままにしておくと優れた結果が得られることを示している。その結果を以下の表7に示す。

0117

ID=000008HE=030 WI=136 LX=0370 LY=0300
実施例11ウイルス透過試験(ASTMF1671−95、以前はES22−92)
この実施例では、本発明に従う処理を受けさせたウエブは血液媒病原体の透過を防止する能力を有することを立証する。上記処理を受けさせたウエブサンプルにASTM F1671−95(以前はES 22−92)に従う試験を受けさせる。懸念される病原体はB型肝炎ウイルスHBV)、C型肝炎ウイルス(HCV)およびヒト免疫不全ウイルスHIV)である。このようなウイルスは感染性質を有することから、その評価ではASTM F903 Chemical Penetration Cell装置と協力させて代理ウイルスを用いる。この代理ウイルスはΦX174バクテリオファージである。

0118

無菌試験サンプルを上記Penetration Cell装置に入れて、ΦX174によるチャレンジをいろいろな圧力下で受けさせて透過を観察した。この試験の最後に上記製品の観察側無菌媒体で濯いだ後、ΦX174の存在に関して試験した。

0119

HBV、HCVおよびHIVの大きさは27nm(ナノメートル)から110nmの範囲である。HCVが最も小さくて27−30nmであり、HBVは42−47nmでHIVは80−110nmである。これらの構造は全部球形または20面体である。ΦX174は公知ウイルスの中で最も小さいウイルスの1つで、25−27nmであり、これもまた20面体であるか或はほぼ球形である。また、ΦX174は急速に増殖し、非常に高いタイターに到達するまで培養可能である。

0120

血液および体液の表面張力は約42−60ダイン/cmであることが知られている。同様な湿り特性が得られるように、Tween(商標)80の如き界面活性剤の使用を通して、ΦX174懸濁液の表面張力を約40−44ダイン/cmに調整する。

0121

上記処理を受けさせたウエブサンプルにウイルス透過度が最低限になるように処理を受けさせた。内部層またはカプセル封じしているフィルムの厚みが厚くなればなるほど結果として試験結果は良好になるが通気性が低下する。これらのサンプルを75回洗濯した後、ウイルス透過試験を受けさせた。試験したサンプル全部の調製をこの上に示した実施例7に従って行った。この試験で用いたサンプル全部のチャレンジ濃度(challenge concentration)を1ミリリットル当たり2.2X108個のプラーク形成単位PFU/ml)にした。

0122

ID=000009HE=045 WI=133 LX=0385 LY=1750
この実施例では、全ての試験をStandard Textile(シンシナティー、オハイオ州)が試験の目的で発送し、Nelson Laboratories,Inc.(ソルトレイクシティー、UT)が試験を行った。

0123

本発明の特徴および態様は以下のとうりである。

0124

1.複合層の製造方法であって、実質的に溶媒を含んでいなくてチキソトロピー性もしくは擬似塑性特性を示す未硬化のポリマー組成物を構成要素が含まれていてそれらの間に隙間が存在する基礎基質の上に付着させ、該ポリマー組成物にせん断低粘化を受けさせてそれを該基礎基質の中に入り込ませることでそれが該構成要素の大部分をカプセル封じすると同時に複数の隙間空間が開放されたままになるようにし、そのカプセル封じされた未硬化の基礎基質の少なくとも1つの表面の上にポリマーまたは熱可塑性材料の層を上敷きし、そして該層を加圧してそれを該カプセル封じされた未硬化の基礎基質の隙間の中に入り込ませることで該基礎基質のポリマー組成物と該上敷き材料の間に化学的および機械的連結結合を生じさせる、段階を含む方法。

0125

2. 該せん断低粘化を受けさせるポリマー組成物をシリコン類、ポリウレタン類、フルオロシリコン類、シリコン修飾ポリウレタン類、アクリル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、PTFE含有材料、ネオプレン類、高粘ちょう度ゴム(HCR)およびそれらの組み合わせから成る群から選択する第1項記載の方法。

0126

3. 該基礎基質を綿、羊毛、絹、黄麻、リネン、レーヨン、アセテート、ポリエステル類、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド類、ナイロン、アクリル樹脂、オレフィン類、アラミド類、アズロン類、ガラス、ファイバーグラス、アクリル系、ノボロイド類、ニトリル類、レーヨン、サラン、スパンデックス、ビナール、ビニヨン、フォーム、フィルム、発泡シート、天然革、スプリットハイド、合成革、ビニル、ウレタン、濾過膜、ポリスルホン類ポリイミド類、ニトロセルロース、酢酸セルロース、セルロース、再生セルロースおよびそれらの組み合わせから成る群から選択する第1項記載の方法。

0127

4. 該層をシリコン類、ポリウレタン類、フルオロシリコン類、シリコン修飾ポリウレタン類、アクリル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、PTFE含有材料、ネオプレン類、高粘ちょう度ゴム(HCR)およびそれらの組み合わせから成る群から選択する第1項記載の方法。

0128

5. 該カプセル封じされた基礎基質を該上敷きで覆うことを含む第1項記載の方法。

0129

6. 該加圧をカレンダー加工で与える第1項記載の方法。

0130

7. 該層を上敷きする前に該カプセル封じされた基礎基質を少なくともある程度硬化させておく第1項記載の方法。

0131

8. 該硬化を熱エネルギー、電子ビーム、マイクロ波エネルギー、電磁放射線および超音波エネルギーから成る群から選択されるエネルギー源で与える第7項記載の方法。

0132

9. 該複合層を硬化させることを更に含む第1項記載の方法。

0133

10. 該複合層を硬化させることを更に含む第7項記載の方法。

0134

11. 該硬化を熱エネルギー、電子ビーム、マイクロ波エネルギー、電磁放射線および超音波エネルギーから成る群から選択されるエネルギー源で与える第9項記載の方法。

0135

12.複合構造品の製造方法であって、実質的に溶媒を含んでいなくてチキソトロピー性もしくは擬似塑性特性を示す未硬化のポリマー組成物を構成要素が含まれていてそれらの間に隙間が存在する基礎基質の上に付着させ、該ポリマー組成物にせん断低粘化を受けさせてそれを該基礎基質の中に入り込ませることでそれが該構成要素の大部分をカプセル封じすると同時に複数の隙間空間が開放されたままになるようにし、そのカプセル封じされた未硬化の基礎基質の少なくとも1つの表面の上にポリマーまたは熱可塑性材料の層を上敷きする、ことでワンプライ複合層を複数生じさせ、該ワンプライ複合層が重なり合うように上記ワンプライ複合層を包むことで複合構造形状を生じさせ、上記複合構造のワンプライ複合層を加圧してそれらを隣接するワンプライ複合層の隙間の中に入り込ませることで該基礎基質のポリマー組成物と隣接するワンプライ複合層内の上敷き材料の間に化学的および機械的連結結合を生じさせ、そして該複合構造物を硬化させる、段階を含む方法。

0136

13. 該加圧段階が上記複合層を非接着性テープで密に包むことを含む第12項記載の方法。

0137

14. 該ワンプライ複合層を生じさせる段階が該層を加圧してそれを該カプセル封じされた未硬化の基礎基質の隙間の中に入り込ませることで該基礎基質のポリマー組成物と該上敷き材料の間に化学的および機械的連結結合を生じさせる追加的段階を更に含む第12項記載の方法。

0138

15. 上記ワンプライ複合層の加圧をカレンダー加工で与える第14項記載の方法。

0139

16. 該せん断低粘化を受けさせるポリマー組成物をシリコン類、ポリウレタン類、フルオロシリコン類、シリコン修飾ポリウレタン類、アクリル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、PTFE含有材料、ネオプレン類、高粘ちょう度ゴム(HCR)およびそれらの組み合わせから成る群から選択する第12項記載の方法。

0140

17. 該基礎基質を綿、羊毛、絹、黄麻、リネン、レーヨン、アセテート、ポリエステル類、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド類、ナイロン、アクリル樹脂、オレフィン類、アラミド類、アズロン類、ガラス、ファイバーグラス、アクリル系、ノボロイド類、ニトリル類、レーヨン、サラン、スパンデックス、ビナール、ビニヨン、フォーム、フィルム、発泡シート、天然革、スプリットハイド、合成革、ビニル、ウレタン、濾過膜、ポリスルホン類、ポリイミド類、ニトロセルロース、酢酸セルロース、セルロース、再生セルロースおよびそれらの組み合わせから成る群から選択する第12項記載の方法。

0141

18. 該上敷き層をシリコン類、ポリウレタン類、フルオロシリコン類、シリコン修飾ポリウレタン類、アクリル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、PTFE含有材料、ネオプレン類、高粘ちょう度ゴム(HCR)およびそれらの組み合わせから成る群から選択する第12項記載の方法。

0142

19. 該カプセル封じされた基礎基質を該上敷きで覆うことを含む第12項記載の方法。

0143

20. 該硬化を熱エネルギー、電子ビーム、マイクロ波エネルギー、電磁放射線および超音波エネルギーから成る群から選択されるエネルギー源で与える第12項記載の方法。

0144

21. 該ワンプライ複合層を生じさせる時に該層を上敷きする前に該カプセル封じされた基礎基質を少なくともある程度硬化させておく第12項記載の方法。

0145

22. 該ワンプライ複合層を生じさせる段階が該ワンプライ複合層を少なくともある程度硬化させておく追加的段階を更に含む第14項記載の方法。

0146

23.複合層の製造方法であって、チキソトロピー性もしくは擬似塑性特性を示す未硬化のポリマー組成物を構成要素が含まれていてそれらの間に隙間が存在する基礎基質の上に付着させることで、全体積に対する表面積の未処理基礎基質比を限定し、該ポリマー組成物にせん断低粘化を受けさせてそれを制御様式で該基礎基質の中に入り込ませることでそれが該構成要素の大部分をカプセル封じすると同時に複数の隙間空間が開放されたままになるようにし、それによって、化学的および機械的連結で利用される表面積に変化を制御様式で生じさせ、そのカプセル封じされた未硬化の基礎基質の少なくとも1つの表面の上にポリマーまたは熱可塑性材料の層を上敷きし、そして該層を加圧してそれを該カプセル封じされた未硬化の基礎基質の隙間の中に入り込ませることで該基礎基質のポリマー組成物と該上敷き材料の間に化学的および機械的連結結合を生じさせる、段階を含む方法。

0147

24. 該付着させる未硬化のポリマー組成物に実質的に溶媒を含めない第23項記載の方法。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い法人

関連性が強い法人一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ