專利名稱：活性顆粒增強(qiáng)的膜及其制造和使用方法
活性顆粒增強(qiáng)的膜及其制造和使用方法相關(guān)申請的交叉引用根據(jù)35 U. S.C. §119 (e)，本申請要求2006年5月9日提交的美國臨時申請?zhí)?0/799， 426的利益，該文獻(xiàn)據(jù)此全文在此引入作為參考。
背景技術(shù)：
材料可以在它們的各種性能方面使用。例如，材料，例如聚氨酯、聚丙烯酸類、對苯二曱酸1， 3丙二醇酯(DuPont 3GTTm或DuPontSorona )和由乳酸制成的聚交酯(DOW Cargill Ingeo )薄膜可以在它們的防水和透氣性能方面使用。這些材料提供水蒸氣傳遞同時防止液體的穿透。此類材料可以例如，用于服裝(例如，雨具、外衣、手套、靴子和罩)。值得注意的是，防水透氣性膜不同于耐水透氣性膜。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，防水透氣性膜不允許液體穿過膜，而耐水膜可以允許液體的穿過。稱為靜壓頭的測量值可用來確定膜防水與否。這種測量值確定膜開始滲水的壓力。如果膜當(dāng)經(jīng)受1000毫巴的壓力時不滲漏，則一般認(rèn)為它是防水的。
滲入材料最小化。此類應(yīng)用的實(shí)例包括衣裝中的應(yīng)用，例如雨衣，其中防止衣裝穿戴者變濕是合乎需要的。雖然防水膜在它們的防止或最小化水分滲入的能力方面優(yōu)于耐水膜，但是非透氣性防水材料當(dāng)與耐水膜相比時顯示有限的水分輸送能力。結(jié)果，由防水非透氣性材料(例如橡膠)制成的衣裝可能似乎對穿戴者"熱和潮濕"，因?yàn)樗辉试S水蒸氣從該衣裝內(nèi)逸出到外部環(huán)境。因此，仍需要具有改進(jìn)的水分輸送性能的透氣性膜(例如防水膜)。又一個重要的材料性能涉及材料的抗靜電能力。抗靜電材
8料可以有利地用于例如，保護(hù)性包裝材料以保護(hù)敏感電子元件不受靜電荷影響。包裝電子元件和單元以致避免靜電放電影響遇到的問題隨著集成電路達(dá)到越來越小的尺寸(這使得該器件更易受由于較小電壓電平引起的意外放電的損壞)而變得日益尖銳。因此仍需要制備具有改進(jìn)的抗靜電能力而對這些材料的各種用途仍合乎需要的其它性能(例如柔韌性和透明性)沒有損失的抗靜電材料。材料的又一種通常合乎需要的性能是材料的隱身性能。具有隱身性能的材料可用來消除在實(shí)驗(yàn)期間不希望的紅外線識別標(biāo)志。在軍用中，隱身材料可以用來允許飛行器、士兵、船和飛機(jī)運(yùn)行，同時保持不太為雷達(dá)、紅外線和其它檢測機(jī)構(gòu)可見。因此仍需要制備具有改進(jìn)的隱身能力而對這些材料的各種用途仍合乎需要的其它性能(例如柔韌性和"手感和感覺")沒有損失的材料。

發(fā)明內(nèi)容
本公開內(nèi)容涉及活性顆粒增強(qiáng)的膜及其制造和使用方法。該膜可以是自撐膜或基材上的涂層。本公開內(nèi)容尤其適用于防水透氣性膜及其制備和使用方法，但是不受此限制。本公開內(nèi)容還尤其適用于快速千燥、氣味吸收、抗靜電膜及其制造和使用方法，和尤其適用于具有改進(jìn)的紅外線(IR)吸收的膜及其制造和使用方法。在一些實(shí)施方案中，透氣性膜包括基礎(chǔ)材料溶液和活性顆粒。引入該膜中的活性顆?？梢詾樵撃じ倪M(jìn)或增加各種合乎需要的性能，例如，水蒸氣傳輸能力、抗靜電性能或隱身性能。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)轉(zhuǎn)化成非溶液狀態(tài)時，該基礎(chǔ)材料可以顯示防水性能，并因此得到防水膜。在一些實(shí)施方案中，可以保護(hù)活性顆粒在膜的制備過程之前，期間或之后(或它們的任何組合)不損失活性。在這些實(shí)施方案中，可以將活性顆粒包封在至少一種可移除包封劑中，該可移除包封劑的用量有效至少防止該活性顆粒的相當(dāng)大部分在除去該可移除包封劑之前被鈍化。在一些實(shí)施方案中，可以除去可移除包封劑以使該活性顆粒的至少一部分復(fù)活而改進(jìn)該膜的透氣、抗靜電或隱身性能。在一些實(shí)施方案中，膜可以包括聚氨酯和固體顆粒。膜可以施加到基材例如紡織物、無紡織物、ePTFE (處理或未經(jīng)處理的)基材、PTFE基材、聚氨酯基材或針織材料，或可以獨(dú)立于基材使用。在一些實(shí)施方案中，膜可以由聚氨酯溶液、聚丙烯酸類溶液、聚氨酯溶液、對苯二甲酸1， 3丙二醇酯溶液或任何其它適合的溶液，和保護(hù)或無保護(hù)的(或它們的任何組合)活性顆粒獲得。在一些實(shí)施方案中，在將包封顆粒引入到基礎(chǔ)材料溶液中之后，可以除去可移除保護(hù)性物質(zhì)(或可移除包封劑)的至少一部分以使活性顆粒復(fù)活。 一旦除去該可移除保護(hù)性物質(zhì)，該活性顆粒就可以給與該基礎(chǔ)材料溶液或膜性能增強(qiáng)特性(例如氣味吸附、水分控制等)。除了賦予膜的性能增強(qiáng)特性之外，活性顆粒還可以按維持手感和感覺、質(zhì)地、耐久性、強(qiáng)度、拉伸性、粘度、可壓縮性、可膨脹性、相對密度、其它物理和化學(xué)性能或它們的任何組合的方式引入，這些性能總體上與在其中引入活性顆粒之前的基材有關(guān)。本發(fā)明的其它特征，它的性質(zhì)和各種優(yōu)點(diǎn)將由附圖和以下各種實(shí)施方案的詳細(xì)描述變得更顯而易見。附圖簡述考慮以下詳細(xì)描述并參照附圖，本方面的目的和優(yōu)點(diǎn)將會顯而易見，在附圖中，同樣的參考符號始終指的是同樣的部分，并且其中

圖1示出了可以根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的原理而釆取用來制備活性顆粒增強(qiáng)的膜的步驟的流程圖；圖2示出了可以根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的原理用來制備活性顆粒增強(qiáng)的膜的混合物的特定配方；圖3示出了從根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的原理進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)獲得的說明性數(shù)據(jù)；圖4示出了從根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的原理進(jìn)行的另一個實(shí)驗(yàn)獲得的說明性數(shù)據(jù)；和圖5示出了從根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的原理進(jìn)行的另一個實(shí)驗(yàn)獲得的說明性數(shù)據(jù)。詳細(xì)描述圖1示出了可以根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的原理而采取用 來制備活性顆粒增強(qiáng)的膜，例如防水透氣性膜的步驟的流程圖。在步 驟110,提供基礎(chǔ)材料溶液。該基礎(chǔ)材料溶液可以包括當(dāng)轉(zhuǎn)化成非溶 液狀態(tài)(例如固化)時顯示防水透氣性的材料。例如，該基礎(chǔ)材料溶 液可以包括聚氨酯溶液、聚丙烯酸類溶液、聚氨酯溶液、對苯二甲酸 1，3丙二醇酯溶液或任何其它適合的溶液。該基液可以包括水和其它 成分例如交聯(lián)性聚合物。如果需要的話，可以使用至少兩種不同基礎(chǔ) 材料溶液的組合(例如聚氨酯和丙烯酸類溶液的組合)。可以使用的 聚氨酯的實(shí)例是可以從Cleveland, Ohio的Noveon Corporation獲得 的透氣性聚氨酯。對于可以根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的原理包括在用 于防水透氣性膜的基液中的聚氨酯的詳細(xì)論述，參見例如，美國專利 號6,897, 281,該文獻(xiàn)的^Hf內(nèi)容全文在此引入供參考。在一些實(shí)施方案中，基礎(chǔ)材料溶液可以包括Noveon的 PermaxTM聚氨酯涂料化合物。在另一個實(shí)施方案中，基礎(chǔ)材料溶液可 以包括Noveon的PermaxTM聚氨酯涂料、丙烯酸系聚合物和外交聯(lián)劑。在步驟120，可以提供活性顆粒?；钚灶w粒可以按受保護(hù) 或無保護(hù)狀態(tài)提供。眾所周知的是某些顆粒可用來按不同形式例如氣 體、液體和固體增加材料的表現(xiàn)性能。這些顆?？梢孕阅苓m合于氣味 吸附、水分控制、紫外光保護(hù)、化學(xué)防護(hù)、生物危害保護(hù)、阻燃、抗 細(xì)菌保護(hù)、抗病毒保護(hù)、抗霉菌保護(hù)、抗微生物保護(hù)和其它因素，和 它們的組合的性能。這些顆?？梢蕴峁┐祟愋阅?，因?yàn)樗鼈兪?活性的"。即， 這些顆粒的表面可以是活性的。表面活性顆粒是活性的，因?yàn)樗鼈兙?有在表面處引起化學(xué)反應(yīng)或引起物理反應(yīng)，例如吸附或俘獲物質(zhì)(包 括本身可以是固體、液體、氣體或它們的任何組合的物質(zhì))的能力。 可以被活性顆粒俘獲或吸附的物質(zhì)的實(shí)例包括但不限于，花粉、水、 丁烷和環(huán)境空氣。某些類型的活性顆粒(例如活性碳)具有吸附性能， 因?yàn)槊恳活w粒具有由許多孔隙(例如數(shù)量級為數(shù)千、幾萬或幾十萬的孔隙/顆粒)構(gòu)成的大表面積。這些孔隙為該顆粒或，更具體地說，該 顆粒的表面提供它的活性(例如吸附能力)。例如，活性顆粒例如活 性碳可以通過在該活性碳的孔隙俘獲物質(zhì)來吸附該物質(zhì)(例如丁烷)?；钚灶w?？梢园ǖ幌抻诨钚蕴?、氧化鋁(活性氧化 鋁)、硅膠、蘇打灰、三水合鋁、小蘇打、對甲氧基-2-乙氧基乙基酯 肉桂酸(cinoxate)、氧化鋅、沸石、二氧化鈦、分子過濾型材料和 其它適合的材料。將活性顆粒暴露到物質(zhì)中可以通過阻塞或抑制孔隙而降低 或永久地消除該活性顆粒的活性，從而降低該活性顆粒的表面活性。 即， 一旦孔隙被物質(zhì)阻塞或抑制，就可以防止那些阻塞或抑制的孔隙 進(jìn)一步吸附。然而，可以通過除去阻塞或抑制孔隙的物質(zhì)提高或恢復(fù) 活性顆粒的吸附能力。因此，可以例如，通過加熱到預(yù)定溫度使活性 顆粒復(fù)原或復(fù)活。與活性顆粒有關(guān)的常見問題是在將該顆粒引入材料(例如 基材)之前，期間或之后它們可能損失活性或變得永久鈍化。例如， 在用于一種工藝之前或在從活性顆粒制造商裝運(yùn)到最終用戶期間，當(dāng) 接觸到周圍環(huán)境中的污染物時，活性顆?？赡軗p失它們的一部分活性。 不管顆?；钚匀绾蜗蚪档?，它們的此種消除或降低可能不利地影 響通過使用該活性顆粒來增加或改進(jìn)產(chǎn)品的一種或多種性能的方法制 備的產(chǎn)品。例如，如果顆粒活性降低，則可能要求更重的顆粒裝載量 來彌補(bǔ)活性的降低，可能導(dǎo)致可能不利地影響該方法中處理的材料的 一種或多種合乎需要的固有特性(例如手感和感覺)的顆粒裝載量。 此外，更重的顆粒裝載量可能要求增加的粘結(jié)劑裝載量，這可能進(jìn)一 步影響該方法中處理的固有特性。因此，不言而喻，顆?；钚缘纳踔?最小的減小也可能不利地影響材料，因?yàn)樵从谀欠N降低的累積效應(yīng)(例 如附加的顆粒和粘結(jié)劑裝載量)。活性顆?？梢杂梅乐贡挥泻ξ镔|(zhì)或無害物質(zhì)"過早鈍化" (即，在不希望的時間，通常早期鈍化)的可移除包封劑保存，不管 此種過早鈍化是否將是由于引入到粘結(jié)劑物質(zhì)，引入到擠出場合，或其它的方面而發(fā)生。在除去包封劑后，該活性顆粒復(fù)活并且該活性顆 粒變得能夠在環(huán)境中性能吸附(不管此種性能吸附是否導(dǎo)致經(jīng)由吸附 有害物質(zhì)而是永久的性能引起的鈍化狀態(tài)，或此種性能吸附是否導(dǎo)致 經(jīng)由吸附無害物質(zhì)的臨時性性能引起的鈍化狀態(tài)，該無害物質(zhì)可以經(jīng) 由顆粒的復(fù)原而jf皮除去)?？梢越?jīng)由使用至少一種可移除保護(hù)性物質(zhì)(或可移除包封 劑)"保護(hù)"活性顆粒。與沒有引入過保護(hù)性物質(zhì)的活性顆粒的性能相 比，保護(hù)性物質(zhì)的引入和移除導(dǎo)致增強(qiáng)的活性性能，例如增強(qiáng)的吸附、 水分控制、抗微生物功能性、抗霉菌功能性、抗細(xì)菌、和催化作用。 受保護(hù)的活性顆粒可以增強(qiáng)經(jīng)由使用可移除保護(hù)性物質(zhì)引入此種活性 顆粒的材料的有效性能。受保護(hù)活性顆粒的一個更特有的方面是可移除保護(hù)性物質(zhì) 保存活性顆粒的活性以防過早鈍化。過早鈍化可以由有害或無害的物 質(zhì)或事件所引起(例如在包括活性顆粒和基材的組合物的擠出或包括 該活性顆粒和基礎(chǔ)材料溶液的薄膜的拉伸期間該基材的有害吸附)， 此種活性顆粒能夠經(jīng)由顆粒表面暴露到各種物質(zhì)或事件(任何階段) 中或顆粒表面接近它們而相互作用。經(jīng)由使用至少一種可移除保護(hù)性 物質(zhì)(或可移除包封劑)達(dá)到從此種過早鈍化的保護(hù)。可移除包封劑 或可移除保護(hù)性物質(zhì)可以維持活性顆粒處于受保護(hù)狀態(tài)以防止過早鈍 化，在某種意義上允許在再活化期間移除該保護(hù)性物質(zhì)而允許該活性 顆粒隨后發(fā)揮活性性能。當(dāng)活性顆粒處于受保護(hù)或鈍化狀態(tài)時，它的 進(jìn)一步性能相互作用暫時或永久地降低或完全消除。如果鈍化狀態(tài)是 有害現(xiàn)象(例如，有害物質(zhì)或事件的吸附)的結(jié)果，則在顆粒的受影 響區(qū)的進(jìn)一步相互作用是更持久的。有害過早鈍化可以發(fā)生在各種情 況下，包括例如，當(dāng)在將導(dǎo)致顆粒在所需時間不能提供活性性能的時 候?qū)⒒钚灶w粒引入有害漿料或暴露于擠出工藝或其它有害事件或材料 中時(例如，拉伸包含該顆粒的材料的膜)。如果此種鈍化在所需或 合適的時候發(fā)生，則有害鈍化可以發(fā)生且可以不構(gòu)成過早鈍化(例如， 在膜拉伸之后和連同指定目標(biāo)物質(zhì)或事件)。
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在吸附活性和水分控制的情況下，當(dāng)將可移除保護(hù)性物質(zhì) 在活性顆粒暴露到有害現(xiàn)象或其它吸附性能限制物中之前f 1入該活性 顆粒時，該活性顆粒進(jìn)入受保護(hù)或鈍化狀態(tài)，從而限制該活性顆粒的 性能吸附一段應(yīng)避免過早鈍化的時間。通過移除保護(hù)性物質(zhì)的再活化 而使活性顆粒能夠與其它物質(zhì)或事件(例如結(jié)合了該活性顆粒的成品 的環(huán)境中的目標(biāo)物質(zhì)或事件)相互作用。當(dāng)鈍化是由于顆粒當(dāng)引入制品時的性能活性(在這種情況 下，性能吸附)的結(jié)果(在可移除保護(hù)性物質(zhì)的除去之后時的吸附) 時，如果需要的話并且如果此種鈍化起因于無害現(xiàn)象，則性能活性可 以經(jīng)由復(fù)原(或其它再活化)恢復(fù)。復(fù)原方法可以包括例如，結(jié)合了 本發(fā)明防水透氣性膜的衣裝的洗滌器/干燥器循環(huán)。至于使用活性顆粒增強(qiáng)基材中的性能活性(不管該活性是 否是吸附，抗微生物，取決于顆粒表面暴露于相互作用的環(huán)境目標(biāo)中， 或簡單地，經(jīng)由使用可移除保護(hù)性物質(zhì)抑制和/或增強(qiáng)的活性)，使用 至少一種可移除包封劑也允許在嵌入性物質(zhì)或事件(或所得制品)中 使用更少活性顆粒而達(dá)到有效的活性性能，從而降低該嵌入物質(zhì)、事 件或所得制品的其它物理性能(例如，強(qiáng)度或感覺)的可能退化。應(yīng) 指出，在本發(fā)明中令人驚奇地發(fā)現(xiàn)添加受保護(hù)的活性顆粒到基礎(chǔ)材料 溶液，例如聚氨酯溶液中顯著地提高基材的透氣性(或水蒸氣輸送能 力)。可移除保護(hù)性物質(zhì)的使用還可以設(shè)計(jì)用來允許一部分活性 顆粒的時間延遲暴露以在稍后的時間進(jìn)行初始暴露或完成增強(qiáng)的活性 性能(包括例如，由防止過早鈍化產(chǎn)生的增強(qiáng))。可移除保護(hù)性物質(zhì)可以包括但不限于水溶性表面活性劑、 表面活性劑、鹽(例如氯化鈉、氯化4丐)、聚合物鹽、聚乙烯醇、蠟 (例如鏈烷烴、巴西棕櫚)、光反應(yīng)性材料、可降解材料、生物可降 解材料、乙氧基化炔屬二醇、淀粉、潤滑劑、二醇、礦油精、有機(jī)溶 劑、鏈烷溶劑和任何其它適合的物質(zhì)。適合于保護(hù)活性顆粒的這些保 護(hù)性物質(zhì)的具體實(shí)例包括由Sasol North America Inc. of Houston TX銷售的LPA-142 Solvent (鏈烷屬)，由Sigma-Aldrich of St. Louis Mo銷售的玉米淀粉S9679 ， 由 Air Products and Chemicals Corporation, of Al lentown, Pennsylvania銷售的Surfynol AE03、 AE02 、 485W 、 485 、 2502和 465 ， 由 BASF Corporat ion, of Charlotte, North Carolina作為Textile Wax-W和Size SF-2銷售的 蠟和由Kindt-Col 1 ins Company, of Cleveland, Ohio作為型號Kinco 878-S和Kinco 778-H銷售的蠟。由DOW Chemical Company以品名 D0WAN0L (DPnP、 DPM或DPMA )和TRITON CF-10銷售的二醇也可以用 作適合的保護(hù)性物質(zhì)。受保護(hù)活性顆粒的更詳細(xì)解釋，它們的制備和應(yīng)用，和保 護(hù)性物質(zhì)的除去可以參見例如，美國專利申請公開號2004/0018359， 該文獻(xiàn)在此全文引入作為參考。對于本發(fā)明論述的目的，應(yīng)該指出可 以通過將活性顆?；旌系街辽?一種保護(hù)性物質(zhì)的漿料中來保護(hù)該活性 顆粒，該漿料可以用或可以不用溶劑(例如，水)稀釋。在步驟130，可以將基礎(chǔ)材料溶液和活性顆粒混合在一起。 可以將活性顆粒分散在整個基礎(chǔ)材料溶液中以提供具有均勻稠度的混 合物。如果需要的話，可以在這一步驟添加其它的成分，例如，交聯(lián) 劑或溶劑。在一些實(shí)施方案中，在與該基液混合之前可以通過一種或 多種包封劑或保護(hù)性物質(zhì)保護(hù)該活性顆粒。在其它的實(shí)施方案中，可 以將活性顆粒與基液混合，而不包封或保護(hù)。在還有的其它實(shí)施方案 中，可以僅保護(hù)與該基液混合的活性顆粒的一部分。在步驟140，可以將該混合物涂覆到基底上滿足該混合物 在其上形成層或膜，然后進(jìn)行固化或通過其它合適的方法轉(zhuǎn)化成非溶 液形式。所述基底可以是該固化混合物打算永久與之附著的物質(zhì)，例 如織物、無紡織物、紙或針織材料。在一些實(shí)施方案中，可以將該混 合物轉(zhuǎn)化成非溶液狀態(tài)并用作層壓件。在打算移除并獨(dú)立于基底使用 該固化混合物的途徑中，可以將該混合物涂覆到防粘紙或?qū)εc該固化 混合物粘附具有低親合性的其它物質(zhì)上。該固化混合物在此可以稱為 膜。在涂覆該材料之后，將該混合物固化以提供根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施
15方案的原理的防水透氣性膜?？梢酝ㄟ^讓該混合物經(jīng)歷預(yù)定溫度處理 預(yù)定時段而將該混合物固化?？梢允褂眠M(jìn)行固化的任何常規(guī)方法，例
如，常規(guī)烘箱、IR加熱或其它適合的途徑。在步驟150，如果在制備膜的方法之前，期間或之后保護(hù) 活性顆粒，則可以從活性顆粒上移除保護(hù)性物質(zhì)。當(dāng)該混合物正固化 時，或當(dāng)經(jīng)歷引起保護(hù)性物質(zhì)被移除的方法(例如，洗涂/干燥循環(huán)) 或試劑(例如，光、溶劑、細(xì)菌)處理時，可以移除該保護(hù)性物質(zhì)。 應(yīng)該理解的是，可以不移除所有保護(hù)性物質(zhì)。即， 一部分保護(hù)性物質(zhì) 可以保持與基材或活性顆粒接觸。在實(shí)踐中，圖1的方法100中所示的一個或多個步驟可以 與其它步驟結(jié)合，按任何適合的順序進(jìn)行，平行(例如，同時或基本 上同時地)進(jìn)行或排除。應(yīng)進(jìn)一步理解的是，保護(hù)性物質(zhì)被移除的程度可能隨時間 而變。例如，在所有可能的或幾乎所有可能的保護(hù)性物質(zhì)可以被移除 之前，固化混合物可能必須經(jīng)歷數(shù)種方法。作為另一個實(shí)例，當(dāng)使用 兩種不同的保護(hù)性物質(zhì)時， 一種物質(zhì)與另一種相比可以被較迅速地移 除。使用上述方法或其變體獲得的膜令人驚奇地得到具有液體 不透性能以及增強(qiáng)的水蒸氣輸送性能的材料。不言而喻，上述方法或其變體還可以用來制備具有其它合 乎需要的性能的膜，所述其它合乎需要的性能至少部分地源自其中結(jié) 合的活性顆粒。例如，在一些實(shí)施方案中，圖1中的方法100可用來 制備具有增強(qiáng)的抗靜電性能的膜。在一些實(shí)施方案中，方法100可用 來制備具有改進(jìn)的隱身性能的膜。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的膜可以源自于具有不同原材料 加料量的混合物。每種原材料(例如，基材、活性碳和保護(hù)性物質(zhì)) 的加料量可以構(gòu)成該混合物的預(yù)定百分率。材料的加料量可以按有效 制備具有所需性能的膜的量。由該混合物獲得的膜可以包括占該膜總重量的預(yù)定重量百分率的碳。例如，碳加料量可以為膜總重量的大約0°/。-大約75%。在一 些實(shí)施方案中，碳加料量可以為大約0%-大約25°/。。在一些實(shí)施方案中， 碳加料量可以為大約0%-大約50%。某些碳加料量與其它加料量相比可以得到具有更好水蒸氣 輸送，以及更好氣味吸附的膜。例如，據(jù)發(fā)現(xiàn)占膜總重量的大約30%-大約50%的碳加料量顯著地改進(jìn)膜的水蒸氣輸送能力，同時保持該膜 防止水分滲透的能力。應(yīng)該理解的是，預(yù)定的碳加料量可用來獲得一 種或多種所需的性能因數(shù)(例如，水蒸氣輸送和氣味吸附)。還應(yīng)理 解的是，上面給出的說明性百分率重量加料量不局限于活性碳。這些 加料量也可以用于其它活性顆粒，并且可以相應(yīng)地加以調(diào)節(jié)以達(dá)到待 由該活性顆粒獲得的活性等級。另外，上面給出的百分率加料量僅是 說明性的并且不排除沒有明確包括在列舉范圍內(nèi)的加料量。例如，在 上面規(guī)定的范圍外的百分率加料量是被考慮的并且在本發(fā)明的精神和 原理內(nèi)，只要此類加料量允許所結(jié)合的活性顆粒為膜賦予合乎需要的 性能，與此同時至少保持該膜為各種想要的使用所希望的一些性能。在一些實(shí)施方案中，膜可以由其中活性顆粒沒有被保護(hù)的 混合物產(chǎn)生。即，可以將基礎(chǔ)材料溶液與活性顆?；旌喜⒓右怨袒?， 得到具有例如，防水透氣性的膜。在一些實(shí)施方案中，膜可以由包括 基礎(chǔ)材料溶液和可移除保護(hù)性物質(zhì)而不是活性顆粒的混合物產(chǎn)生。在 一些實(shí)施方案中，膜可以由包括基液和非活性顆粒的混合物產(chǎn)生。在 一些實(shí)施方案中，膜可以由包括基液、非活性顆粒和可移除保護(hù)性物 質(zhì)的混合物產(chǎn)生。下面提供其中膜由不同混合物獲得的說明性實(shí)施例。這些 實(shí)施例僅是用于說明目的并且不應(yīng)理解為以任何方式限制本發(fā)明范 圍。
實(shí)施例1將聚氨酯溶液與受保護(hù)的活性碳結(jié)合。將該受保護(hù)的活性 碳懸浮在聚氨酯溶液中并將該混合物涂覆到尼龍紡織物上。在烘箱中 干燥和固化該混合物，其中移除所述保護(hù)性物質(zhì)的至少一部分(例如蒸發(fā)掉)，得到涂在基底上的膜，該膜具有1密耳的厚度。然后試驗(yàn)
所得膜的丁烷吸附量、干燥時間、水蒸氣透過率(MVTR)、靜壓頭、 IR反射率和體積電阻率。水蒸氣透過率(MVTR)是水分滲透服裝、膜(film)、膜 (membrane)或其它構(gòu)造的速率，總體上按克/平方米/天(g/m7天) 度量。測量MVTR的不同方法包括Mocan法、低水分接觸(與膜的間接 液體接觸)的直立法和高水分接觸(與膜的直接液體接觸)的顛倒法。 在這一實(shí)施例中使用所述直立法和顛倒法。可以根據(jù)ASTM E96-94的水浸法在40。C和20%相對濕度下 測量24小時的時期測量通過杯碟法的MVTR。該杯子通常具有25cm2 面積的開口。為了直立杯碟試驗(yàn)，將大約10 g凈化水放入該杯子中， 同時對于顛倒的杯子，使用20g凈化水。所使用的水通常是超純和去 離子的。還通過在防粘紙上壓延該混合物制備膜。在烘箱中固化和 千燥這些膜，然后從該防粘紙上移除，產(chǎn)生自撐膜。此膜厚度是l密 耳。用Surfynol 485 保護(hù)活性碳。讓該活性碳經(jīng)受包括水和 Surfynol 485 的水性漿料處理。將這一漿料添加到聚氨酯溶液中， 通過添加更多水調(diào)節(jié)聚氨酯和受保護(hù)碳的漿料或混合物的粘度。該碳 是Asbury 556f粉末椰殼活性碳。使用交聯(lián)劑來提高聚氨酯的分子量， 從而更好地允許該膜與基底粘附。使用1密耳壓延桿澆鑄該混合物。在烘箱中在350下下固 化和干燥30分鐘。由圖2所示的混合物制備膜。圖2示出了在這一實(shí) 施例中用來制備膜的混合物的具體說明性配方。樣品41-6-5是對照樣 品，因此該樣品標(biāo)記為"基礎(chǔ)"?，F(xiàn)論述從41-7起的樣品的命名法。最 右邊的編號(例如，樣品"-7-l-2中的"2")是指41-7-1樣品的膜中 的位置。因此，如果樣品編號是41-7-1-4 (如圖3所示)，則數(shù)據(jù)是 從樣品41-7-1中的位置4處獲得的。觀察到每個膜是防水和透氣的。圖3示出了從根據(jù)這一實(shí)施例配置的膜獲得的說明性數(shù)據(jù)。這一數(shù)據(jù)包括每種膜樣品的總重量、
膜重量和碳重量。圖3還示出了從該膜樣品獲得的說明性MVTR數(shù)據(jù)。 如圖3所示的那樣，大多數(shù)樣品具有優(yōu)于對照樣品的改進(jìn)的MVTR。在一些實(shí)施方案中，上面描述的用于將活性顆粒結(jié)合到基 礎(chǔ)材料中的方法(不管該活性顆粒在結(jié)合之前受保護(hù)與否)也可用來 制備具有增強(qiáng)的抗靜電和導(dǎo)電性能的膜?？轨o電材料一般使用它們減 少或消除電荷聚集的能力。材料的抗靜電性能可以通過使該材料變得 稍微導(dǎo)電來提高。測定材料導(dǎo)電性能的 一種方法是測量材料的體積電 阻率。體積電阻率表明材料傳導(dǎo)電流的容易程度。體積電阻率越低， 材料的導(dǎo)電性越高并因此，該材料傳導(dǎo)電流更容易。圖4示出了數(shù)種 樣品的說明性體積電阻率數(shù)據(jù)。如結(jié)果所示，其中結(jié)合了活性碳的樣 品具有與對照樣品相比降低的體積電阻率，該對照樣品在其中沒有結(jié)
合活性碳。如上面闡明的那樣，碳活化樣品的觀察到的與對照樣品相 比的體積電阻率降低表明活性碳結(jié)合到基礎(chǔ)材料中改進(jìn)樣品或膜的導(dǎo) 電性和抗靜電能力。在一些實(shí)施方案中，上面描述的用于將活性顆粒結(jié)合到基 礎(chǔ)材料中的方法(不管該活性顆粒在結(jié)合之前受保護(hù)與否)也可用來 制備具有增強(qiáng)的隱身性能的膜。具有增強(qiáng)隱身性能的材料具有低紅外 線(IR)反射率并且可以用作軍隊(duì)衣裝、坦克、衛(wèi)星、飛機(jī)的涂層和 可用于其中具有增強(qiáng)隱身性能的材料是合乎需要的任何情形。對特定 波長具有低反射率的材料吸收大多數(shù)波長，并且因此可以使當(dāng)受特定 波長的光影響時變得不太可檢測。例如，在本發(fā)明中，據(jù)發(fā)現(xiàn)將活性 顆粒，例如活性碳結(jié)合到基材中提高該基礎(chǔ)材料吸收IR光的能力。圖 5示出了在不同波長范圍內(nèi)數(shù)種不同材料的總體反射率。膜樣品 41+3 (圖5中標(biāo)記為80 —80一PVC-6一41-03)在相同波長范圍內(nèi)顯示 具有比其它材料低的反射百分率。因此，公開了活性顆粒增強(qiáng)膜和它的制造方法。本發(fā)明的 上述實(shí)施方案是出于說明目的給出的而不具有限制，并且本發(fā)明僅僅 由隨后的權(quán)利要求限制。
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權(quán)利要求
1. 透氣性膜，包括基礎(chǔ)材料溶液；與該基礎(chǔ)材料溶液接觸的許多活性顆粒，其中該活性顆粒能夠改進(jìn)該基礎(chǔ)材料溶液的透氣性；至少一種可移除包封劑，其用量有效至少防止該活性顆粒的相當(dāng)大部分在除去該可移除包封劑之前被鈍化，和其中該可移除包封劑是可移除的以使該活性顆粒的至少一部分復(fù)活而改進(jìn)該膜的透氣性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該基礎(chǔ)材料當(dāng)轉(zhuǎn)化成非溶液狀態(tài)時 顯示防水性能，并且該膜是防水透氣性膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該膜具有至少部分歸因于該活性顆 粒的抗靜電性能。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該膜具有至少部分歸因于該活性顆 粒的隱身性能。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該膜具有至少部分歸因于該活性顆 粒的氣味吸附性能。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該膜具有至少部分歸因于該活性顆 粒的快速干燥性能。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該基礎(chǔ)材料溶液選自聚氨酯溶液、 聚丙烯酸類溶液、對苯二甲酸1， 3-丙二醇酯溶液和它們的任何適合的 組合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該活性顆粒包括活性碳。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該活性顆粒包括沸石。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該活性顆粒選自抗菌、抗病毒、 抗微生物、抗真菌顆粒，和它們的任何適合的組合。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該活性顆粒選自活性碳、氧化鋁 (活性氧化鋁)、硅膠、蘇打灰、三水合鋁、小蘇打、對甲氧基-2-乙氧基乙基酯肉桂酸(cinoxate)、氧化鋅、沸石、二氧化鈦、分子過濾型材料和它們的任何適合的組合。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該至少一種可移除包封劑選自水 溶性表面活性劑、表面活性劑、鹽(例如氯化鈉、氯化鈣)、聚合物 鹽、聚乙烯醇、蠟(例如鏈烷烴、巴西棕櫚)、光反應(yīng)性材料、可降 解材料、生物可降解材料、乙氧基化炔屬二醇、淀粉、潤滑劑、二醇、 玉米淀粉、礦油精、有機(jī)溶劑、鏈烷溶劑和它們的任何適合的組合。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該活性顆粒占該膜的大約0%-大約75%。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該活性顆粒占該膜的大約30%-大 約50%。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該活性顆粒占該膜的大約0%--大約
16.根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該活性顆粒占該膜的大約0%--大約
17.根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該膜是紗線或織物。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該膜是塑料材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該膜是服裝制品。
20，根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該膜是織物。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該膜是涂層織物。
22,根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該膜被涂覆到ePTFE上。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該膜是服裝的涂層制品。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該膜包括無紡織物膜。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該膜是層壓件。
26.根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該膜選自袋子、泡沫、塑料組件、室內(nèi)裝飾品、地毯、墊子、氈、片材、毛巾、墊子、寵物床、氈墊、 床墊、窗簾、過濾器、鞋、鞋墊、尿布、襯衫、軍、寬松上衣、內(nèi)衣、 防護(hù)服和它們的任何適合的組合。
27.根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其中該可移除包封劑是第一可移除包封 劑，并且該膜還包括第二可移除包封劑。
28. 組合物，包含 基礎(chǔ)材料；和與該基礎(chǔ)材料接觸的許多活性顆粒，其中該活性顆粒改進(jìn)該組合物的水蒸氣輸送能力。
29. 權(quán)利要求28的組合物，其中該活性顆粒占該組合物的大約0°/。-大約75%。
30. 權(quán)利要求28的組合物，其中該活性顆粒占該組合物的大約 30%-大約50%。
31. 權(quán)利要求28的組合物，其中該活性顆粒占該組合物的大約0%-大約30%。
32. 權(quán)利要求28的組合物，其中該活性顆粒占該組合物的大約 25%-大約75%。
33. 權(quán)利要求28的組合物，其中該活性顆粒占該組合物的大約0%-大約50%。
34. 權(quán)利要求28的組合物，其中該基礎(chǔ)材料當(dāng)轉(zhuǎn)化成非溶液狀態(tài) 時顯示防水性能。
35. 權(quán)利要求28的組合物，其中該組合物具有至少部分歸因于該 活性顆粒的抗靜電性能。
36. 權(quán)利要求28的組合物，其中該組合物具有至少部分歸因于該 活性顆粒的隱身性能。
37. 權(quán)利要求28的組合物，其中該組合物具有至少部分歸因于該 活性顆粒的氣味吸附性能。
38. 權(quán)利要求28的組合物，其中該組合物具有至少部分歸因于該 活性顆粒的快速干燥性能。
39. 權(quán)利要求28的組合物，其中該活性顆粒選自活性碳、氧化 鋁(活性氧化鋁)、硅膠、蘇打灰、三水合鋁、小蘇打、對甲氧基-2-乙氧基乙基酯肉桂酸(cinoxate)、氧化鋅、沸石、二氧化鈦、分子 過濾型材料和它們的任何適合的組合。
40. 權(quán)利要求28的組合物，還包含至少一種可移除包封劑，其用量；被鈍化，和其中該可移除包封劑是可移除的以使該活性顆粒的至少一 部分復(fù)活而改進(jìn)該組合物的水蒸氣輸送能力。
41. 權(quán)利要求40的組合物，其中該至少一種可移除包封劑選自 水溶性表面活性劑、表面活性劑、鹽(例如氯化鈉、氯化鈣)、聚合 物鹽、聚乙烯醇、蠟(例如鏈烷烴、巴西棕櫚)、光反應(yīng)性材料、可 降解材料、生物可降解材料、乙氧基化炔屬二醇、淀粉、潤滑劑、二 醇、玉米淀粉、礦油精、有機(jī)溶劑、鏈烷溶劑和它們的任何適合的組 合。
42. 透氣性膜的制備方法，該方法包括用至少 一種可移除包封劑包封許多活性顆粒以產(chǎn)生經(jīng)包封的活性 顆粒；將該包封的顆粒與基礎(chǔ)材料溶液混合以獲得混合物溶液；和 將該混合物溶液轉(zhuǎn)化成非溶液形式而產(chǎn)生透氣性膜，其中該膜的 透氣性能至少部分地歸因于該活性顆粒的混合。
43. 權(quán)利要求42的方法，其中該基礎(chǔ)材料溶液當(dāng)轉(zhuǎn)化成非溶液形 式時進(jìn)一步顯示防水性能。
44. 權(quán)利要求42的方法 粒的混合的抗靜電性能。
45. 權(quán)利要求42的方法 粒的混合的快速干燥性能。
46. 權(quán)利要求42的方法 粒的混合的氣味吸附性能。
47. 權(quán)利要求42的方法 粒的混合的隱身性能。
48. 權(quán)利要求42的方法，
49. 權(quán)利要求42的方法 包封劑的至少一部分。
50. 權(quán)利要求49的方法，其中該膜具有至少部分歸因于該活性顆其中該膜具有至少部分歸因于該活性顆其中該膜具有至少部分歸因于該活性顆其中該膜具有至少部分歸因于該活性顆其中在單個步驟中進(jìn)行該包封和混合。 還包括從該經(jīng)包封的活性顆粒上除去該其中該除去包括溶解該包封劑。
51. 權(quán)利要求49的方法，其中該除去包括蒸發(fā)該包封劑。
52. 權(quán)利要求49的方法，其中該包封劑使該活性顆粒鈍化并且該 除去包括使該活性顆粒復(fù)活。
53. 權(quán)利要求42的方法，其中該基礎(chǔ)材料溶液選自聚氨酯溶液、 聚丙烯酸類溶液、對苯二甲酸1， 3丙二醇酯溶液和它們的任何適合的 組合。
54. 權(quán)利要求42的方法，其中該活性顆粒包括活性碳。
55. 權(quán)利要求42的方法，其中該活性顆粒包括沸石。
56. 權(quán)利要求42的方法，其中該活性顆粒選自抗菌、抗病毒、 抗微生物、抗真菌顆粒，和它們的任何適合的組合。
57. 權(quán)利要求42的方法，其中該活性顆粒選自活性碳、氧化鋁 (活性氧化鋁)、硅膠、蘇打灰、三水合鋁、小蘇打、對甲氧基-2-乙氧基乙基酯肉桂酸(cinoxate)、氧化鋅、沸石、二氧化鈦、分子 過濾型材料和它們的任何適合的組合。
58. 權(quán)利要求42的方法，其中該至少一種可移除包封劑選自水 溶性表面活性劑、表面活性劑、鹽(例如氯化鈉、氯化鉀)、聚合物 鹽、聚乙烯醇、蠟、光反應(yīng)性材料、可降解材料、生物可降解材料、 乙氧基化炔屬二醇、淀粉、潤滑劑、二醇、玉米淀粉、礦油精、有機(jī) 溶劑、鏈烷溶劑和它們的任何適合的組合。
59. 權(quán)利要求42的方法，其中該活性顆粒占該膜的大約0%-大約75%。
60. 權(quán)利要求42的方法，其中該活性顆粒占該膜的大約30%-大約50%。
61. 權(quán)利要求42的方法，其中該活性顆粒占該膜的大約0%-大約30%。
62. 權(quán)利要求42的方法，其中 該包封包括用第一可移除包封劑包封該活性顆粒；和 用第二可移除包封劑包封該活性顆粒。
63. 組合物，包含 基礎(chǔ)材料；和與該基礎(chǔ)材料接觸的許多活性顆粒，其中該活性顆粒能夠改進(jìn)該 組合物的抗靜電性能。
64. 權(quán)利要求63的組合物，其中該活性顆粒包括活性碳。
65. 權(quán)利要求63的組合物，其中該活性顆粒包括沸石。
66. 權(quán)利要求63的組合物，其中該活性顆粒占該組合物的大約 30%-大約50%。
67.權(quán)利要求6 3的組合物，其中該活性顆粒占該組合物的大約0%-大約30%。
68. 組合物，包含 基礎(chǔ)材料；和與該基礎(chǔ)材料接觸的許多活性顆粒，其中該活性顆粒能夠改進(jìn)該 組合物的隱身性能。
69. 權(quán)利要求68的組合物，其中該活性顆粒包括活性碳。
70. 權(quán)利要求68的組合物，其中該活性顆粒包括沸石。
71. 權(quán)利要求68的組合物，其中該活性顆粒占該組合物的大約 30%-大約50%。
72. 權(quán)利要求68的組合物，其中該活性顆粒占該組合物的大約0%-大約30%。
全文摘要
本公開內(nèi)容涉及活性顆粒增強(qiáng)的膜及其制造和使用方法。在一些實(shí)施方案中，透氣性膜包括基礎(chǔ)材料溶液和活性顆粒。引入該膜中的活性顆?？梢詾樵撃じ倪M(jìn)或增加各種合乎需要的性能，例如，該膜的水蒸氣傳輸能力、氣味吸附、抗靜電性能或隱身性能。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)轉(zhuǎn)化成非溶液狀態(tài)時，該基礎(chǔ)材料可以顯示防水性能，并因此得到防水膜。在一些實(shí)施方案中，可以保護(hù)活性顆粒在膜的制備過程之前，期間或之后(或它們的任何組合)不損失活性。該膜可以施加到基材上，或可以獨(dú)立于基材使用。
文檔編號C08K3/00GK101479331SQ200780024560
公開日2009年7月8日 申請日期2007年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月9日
發(fā)明者G·W·哈格奎斯特 申請人:創(chuàng)普太克公司