专利名称:近红外抑制服装制品、掩蔽物或保护性覆盖物的制作方法
近红外抑制服装制品、掩蔽物或保护性覆盖物
发明领域
本发明涉及红外抑制材料，所述材料抑制近红外辐射，同时还能提供对可见光波长光谱良好的色调保持(shade retention)。
发明背景
狩猎和军用伪装纺织材料通常能对电磁辐射光谱的可见光区域(400-700纳米)提供伪装。本文使用术语“可见”和“可见伪装”表示在电磁光谱的可见光区域(400-700纳米波长)中表现出充分的反射系数从而无法被没有辅助工具的人眼察觉的材料。术语“色调”、“色差”等表示颜色的变化,例如由MIL-PRF-32142、MIL-DTL 3101IB和3101IA或AATCC确定的变化。一种可以接受的色差是指，采用AATCC评价方法9，选项A，在经过滤光的钨丝灯(大致是人工日光D75光源，色温为7500±200K，照度100±20英尺烛光)下观察时，印刷有伪造的层压制品的颜色和外观，在2300±200Κ的水平灯光下应当与标准样品非常接近；在本文中用“通过”或“不通过”进行表征。
由于世界范围中存在非常不同的环境，所以存在许多不同的伪装材料，包括可见的伪装和不可见的伪装的材料。各种不同的环境(例如从林地到沙漠)使得必须使用不同的颜色和图案来形成这些伪装纺织材料。例如，在军用林地伪装中，所述材料经常使用以下四种颜色黑色、棕色、绿色和浅绿色。在军用沙漠伪装中，所述纺织材料经常使用以下三种颜色棕色、卡其色和褐色。即使在这两个例子中也存在许多可见的色泽变化。通常通过以下方法制造具有可见的伪装图案的织物在未染色的(坯布)织物(例如机织、针织、无纺织物等)表面上印刷伪装图案；或者先对纱线进行溶液染色，然后例如使用提花方法将纱线机织或针织成伪装图案。
在一些应用中，需要使用能够对电磁光谱的其他区域(在可见光区域之外)提供伪装的纺织材料。具体地说，夜视设备中使用的图像增强器方面的进步对加强对近红外(nIR)电磁辐射光谱(720-1100纳米)的伪装提出了更高的要求。典型的夜视设备放大了可见光和nIR光谱中的低强度电磁辐射，对nIR有特别的灵敏度。类似于对可见光谱的伪装，对nIR光谱中光的伪装使得所述材料、进而使得穿戴者或遮盖的结构能够混入环境中。与对可见光的伪装的主要区别是，nIR伪装不涉及光谱的分立波段的其他部分(可见光区域中的部分出现颜色分离)。因此，对nIR光谱中光的有效伪装要求材料对在整个nIR光谱范围内的反射或反射率与透射率/吸光率之间具有适当的平衡。另外，使用图像增强器(例如夜视镜)探测和识别对象的能力还取决于扰乱对象轮廓或形状的能力。要实现这一点，例如在服装方面，所述伪装纺织材料经常包括具有不同反射率/透射率水平的区域，这些区域按照类似于可见伪装的图案分成至少两种或三种反射率水平。
在可见光和nIR区域中同时实现需要的伪装的常规手段是通过印刷的方法将未染色的织物或染成主地色的织物印刷成同时获得多种颜色(可见光谱)和多种nIR反射率水平。最常见的是，将不同量的碳黑加入伪装印刷油墨或糊剂中，使制得织物的nIR反射率发生变化。这种技术的一个缺点是，碳黑对伪装织物需要的可见色调产生负面影响，往往在获得合适的可见光和nIR伪装之间产生矛盾，特别是在沙漠之类需要非常浅的色调的环境中。另外，用这种碳涂剂(finish)对织物进行局部处理会导致纺织材料的nIR伪装持久性变差，因为局部的碳后处理很容易被洗掉，并且/或者在使用中被磨损。
开发适用于所述应用的伪装织物面临的另一个挑战是使用者对于舒适感的要求。在户外环境中，在各种气候条件下的舒适感要求所述织物以及制成品是防液体透过但透气的，这样才能产生最佳的舒适感。但是，通过涂覆或层压防不透液体、透气的膜或涂层来提供环境保护还会影响所述织物的对可见光和nIR的伪装性质。例如，在包含微孔PTFE的防液体透过、透气膜的具体情况中，所述PTFE膜经常会增大对nIR光谱的整体反射率，并且还可能增大可见光谱中的整体反射率，导致持久环境保护和nIR伪装之间的不希望出现的矛盾。
已经尝试改变这些膜的IR反射率。例如，Spijkers等的美国专利5859083提出一种可透水蒸汽、防水的聚醚酯薄膜，其包含1-10重量％的细分散的碳颗粒，所述碳颗粒的平均粒径为5-40纳米。Spijker等的目的是提供一种具有以下性质的薄膜非常均匀、具有良好的UV稳定性、并且对于各种应用具有提高的IR反射率。
Smith等的美国专利申请公开US2003/0096546描述了在第一表面上具有伪装图案并且在第二表面上具有涂层的底布，所述涂层是含有碳黑颜料的乙烯丙烯酸甲酯的热塑性材料。所属底布和涂层的可见光透射率使得无法在伪装的对面察觉到伪装遮蔽内的猎人或其他物体的阴影。
提供热图像的伪装复合物也是许多研究工作的对象。
Johannsson的美国专利4560595描述了为符合使用材料的自然环境的热发射特征定制的伪装材料，所述材料结合了至少覆盖在塑料层暴露面上的金属反射薄层，所述塑料层结合了至少两种具有不同发射率性质的塑料。Culler的美国专利5955175描述了对中红外和远红外区域具有图像掩蔽或抑制能力而不需要牺牲对可见光和nIR的伪装有效性或舒适度水平的纺织材料。具体地说，该发明涉及一种透气、能透过湿蒸汽、防水的热反射材料，所述材料基本上包含至少一个金属化的微孔膜，在所述膜的金属化部分上覆盖有疏油性涂层。
除了现有技术揭示的内容，仍然需要具有以下特征的近红外抑制层、防护性织物和结合了这种层的制成品能够在可见光谱(约400-700纳米的波长范围)中的平均反射率以及在nIR光谱(约720-1100纳米的波长范围)中的平均反射率之间实现平衡，从而获得需要的结果。具体地说，需要具有以下特征的材料将所述材料结合在与伪装织物层相邻位置时，能够降低nIR反射而不会明显改变所述织物的可见伪装。这些改进结构的持久环境保护能力之类的其他特征也是现有技术不具备的。
发明简述
本发明通过在与织物层相邻处提供能降低nIR反射而不会明显改变可见伪装的层，克服了现有技术的缺点。而且，本发明的具体实施方式
能够形成具有以下特征的伪装材料所述材料具有持久环境保护和适当nIR伪装之间的有利平衡。发明人惊奇地发现，本发明能够实现可以接受的视觉伪装(特别是针对浅色)和降低的nIR反射率。更加令人吃惊的是，发现本发明的某些结构具有显著改善的nIR伪装持久性。
附图简述
图1示出单片式近红外抑制层的截面图。[0017]图2示出复合式近红外抑制层的截面图。
图3示出本发明包含近红外抑制层的纺织复合材料的截面图。
图4示出本发明包含近红外抑制层的纺织复合材料的另一截面图。
图5示出本发明的近红外抑制复合材料的另一截面图。
图6示出本发明包含近红外抑制层的纺织复合材料的另一截面图。
图7示出本发明的不连续的近红外抑制复合材料的另一截面图。
图8示出涂覆有本发明的不连续浅色材料层的连续近红外抑制复合材料的另一截面图。
图9是按照实施例2制备的材料的波长与反射百分率的关系图。
发明详述
提供了用于伪装纺织复合材料中的近红外抑制层。还提供了近红外(nIR)抑制复合材料，无论是以非结合结构(例如衣服中的悬挂衬里)提供，还是以结合结构(例如层压体)提供，其中的近红外抑制层与织物材料相邻取向。
为了在nIR应用中获得最佳结果，需要形成具有的nIR反射率既不太高又不太低的结构和最终制品。显然，相比周围环境太高的nIR反射率会在夜视下产生明亮的轮廓。同样，相比周围环境太低的反射率会在夜视下产生暗色的轮廓。对于具有不同反射率水平的多个区域(即nIR扰乱图案(disruptive pattern))的制品,通常会存在nIR抑制很强的区域、具有nIR反射的区域、以及只具有中等反射的区域。能够理解最佳反射率水平随着环境发生变化。但是，很少有希望复合织物和最终制品中最大nIR抑制的区域的反射率等于或小于7%。一般也不希望制品中最大nIR抑制的区域的反射率小于10%。在反射性较大的区域上,不希望其nIR反射率小于30%。反射率较大的区域的nIR反射率一般优选大于45%。
本发明另一个重要方面是，nIR抑制层在可见光谱中必须不表现出太暗的色调。例如，位于浅色调纺织材料背后时，nIR抑制层的色调就很关键。如果nIR抑制层太暗，就会改变其前面的伪装织物的色调。
本发明提供了 nIR抑制和可见色调特征的独特组合，从而解决了长久以来存在的伪装色调位移的问题。具体地说，本发明独特的nIR抑制层在近红外波长范围(约720-1100纳米)提供了等于或小于70%的平均反射率，并且在可见光波长范围(约400-700纳米)提供了大于7%且小于等于70%的平均反射率。在日光环境中观察时本发明材料时不会显得很暗。本发明的令人惊奇的效果是，在单个nIR抑制层中实现了高nIR抑制(即反射系数等于或小于70%)和在400-700纳米范围约14-70%的平均反射率。
本发明提供的nIR抑制层具有第一侧面和第二侧面，其中至少一个侧面的nIR吸光特征能够在约720-1100纳米的波长范围提供等于或小于70%的平均反射率。所述nIR抑制层优选被设计成能够与伪装织物联合使用，其中nIR抑制层定向位于伪装织物背后(即在与伪装图案相背的侧面上)，从而能够提供对在nIR波长范围的入射电磁辐射的nIR抑制。这种特征是非常有用的，因为降低该波长范围中的反射率能够降低在暗处用夜视镜观察该物体时的可见度。在本发明的另一个方面中，可以对nIR吸光特征进行适应选择，以提供在约720-1100纳米的波长范围的小于60%的平均反射。在本发明的又一个方面中，可以对nIR吸光特征进行适应选择，以提供在约720-1100纳米的波长范围小于50%的平均反射。对任意特定环境优选的反射率水平取决于该nIR抑制层要隐藏的物体背后的背景的反射率。例如，本领域中已知树木和叶片的背景的nIR反射率约为45-55%。由于可以对本发明制品进行适应选择，使其具有非常接近树木背景的反射率，所以在暗处用夜视设备观察时，所述制品的可见度较低。
在本发明的一个优选实例中，所述聚合物膜选自聚氨酯、聚酯、聚醚聚酯、聚乙烯、聚酰胺、硅酮、聚氯乙烯、丙烯酸类物质、含氟聚合物、以及它们的共聚物。
在本发明的一个优选实例中，所述近红外抑制层加入了选自5元环聚合物和6元环聚合物的有机材料。
在本发明的一个优选实例中，所述织物包含选自以下的材料聚酯、聚酰胺、聚丙烯、丙烯酸类物质、聚芳酰胺、尼龙/棉混合物、聚苯并咪唑。
在本发明的一个实施方式中，如图1所示，nIR抑制层10是单片式nIR抑制层，其包括一层聚合物层，其中的至少一种nIR抑制性材料是比较均匀的。提供nIR抑制的nIR抑制材料/添加剂能够溶解在所述聚合物基质中或者作为离散颗粒存在。在这两种情况中，所述nIR抑制材料都应当均匀地分散在所述聚合物基质中。适用于本发明这个方面的聚合物包括具有最终应用所需要的物理、热学和光学性能性质的任何聚合物。适用于本发明的聚合物可以包括但不限于聚氨酯、聚酯、聚烯烃、聚酰胺、聚酰亚胺、含氟聚合物、乙烯类聚合物、聚氯乙烯、丙烯酸类物质、硅酮、环氧化物、合成橡胶、其他热固性聚合物、以及这些种类物质的共聚物。一个非限制性例子是具有良好物理和热学机械性质并且允许湿蒸汽通过的透气性的聚氨酯。
用作为织物结构的组成部分时，所述单片式nIR抑制层10优选是薄而挠性并且重量较轻的，从而不会显著影响所述纺织复合材料的性质。适用于此目的的聚合物膜的厚度约为O. 2-5. O密耳。在优选实施方式中，聚合物膜的厚度小于或等于2. O密耳。在更优选的实施方式中，聚合物膜的厚度小于或等于1. O密耳。
要实现本发明中可见光和近红外的电磁特征之间的独特平衡，需要使用能够降低基底聚合物材料的nIR反射率同时保持浅色调可见外观的近红外抑制添加剂。有一些添加剂适合于降低nIR反射率。一些优选的添加剂包括无机材料，例如但不限于碳、金属、金属氧化物、金属化合物，例如但不限于招、氧化招、铺、氧化铺、钛、氧化钛、硒化镉、砷化镓等；以及有机材料，例如但不限于导电性聚合物和英国专利申请GB2222608A中描述的那些有机材料。
添加剂的加入量可以根据所需性质组合而变化。例如，令人惊奇地发现，以单片式nIR抑制层(该层中不包括其他反射性材料)的重量为基准计，碳含量约小于I重量％、甚至低至O.1重量％时在nIR抑制方面很有效，同时为制品提供极佳的色调保持。nIR抑制层中含有其他反射性材料时，可以通过较高的碳加入量来实现在nIR和可见光谱中要求的吸光和反射率的平衡。
相反，对于该层中不包括其他反射性材料(例如TiO2等)的情况，当碳含量等于或大于约5重量％、甚至低至I重量％时，通过没有辅助工具的人眼观察到制得的薄膜发暗，并且会使其附着的任意浅色织物的色调变暗。使用这些碳加载量制得的纺织复合材料使得其附着的浅色可见伪装发生明显和不可接受的变暗。这种浅色色调位移在日光条件下是特别成问题的，在要求可见伪装必须具有正确色调的条件下也是特别成问题的。
如图2所示，本发明的另一个实施方式是复合nIR抑制层20，其包括基底材料24和nIR抑制材料22，其中，nIR抑制材料为基底材料24提供nIR抑制，单独的基底材料不能满足本发明的nIR光谱要求。合适的基底材料24包括含有聚合物的单片膜和微孔膜，所述聚合物例如但不限于聚氨酯、聚醚酯、聚烯烃、聚酯和PTFE。膨胀型PTFE (例如得自W. L.戈尔企业控股股份有限公司(W. L. Gore Mssociates, Inc.)的薄膜)是特别合适的基底材料，因为可以将这种基底材料制造成重量轻，强度高且高透气的。在一个优选的实施方式中，膨胀型PTFE微孔膜的单位面积质量小于30克/平方米，更优选小于约20克/平方米。可以通过能够在涂层和基底之间提供良好粘合性的任意方式将nIR抑制性材料22 (如加入有如本文前述的添加剂)涂覆到基底材料24上。
许多涂覆方法都适用于本发明，取决于要涂覆的nIR抑制材料。例如，使用气相沉积法能够获得金属化的涂层，而使用浸涂法或浸轧法可以施涂水分散或溶剂分散的涂料。已经证明水性涂层能够将很各种nIR抑制涂料有效施涂到各种基底上。例如，当基底材料包含含氟聚合物时，可以在涂料中使用另外的添加剂来改善基底材料24上nIR抑制材料22涂层的润湿性。
能够理解，在本发明的另一个实施方式中，nIR抑制膜层可以包括超过一种水平的反射率。从而在所述膜层中结合nIR击穿图案(disruptive pattern)。而传统伪装材料在织物的技术面中结合了这种nIR扰乱层，将这种nIR扰乱层结合在膜中，就能在色调匹配方面提供更大的灵活度，并且在野外使用和洗涤时提高了 nIR抑制的持久性。在nIR内实现多种反射率水平的一种方法是将nIR抑制层涂覆在膜表面上，或者将其吸取在膜表面中。如上所述，可以通过使用水性方法并且结合带图案的凹版或丝网之类工具来达到这个目的。在这种方法中，用不同量的nIR抑制材料处理选定的区域，从而形成多种水平的反射(类似于织物的伪装印刷的方式)。可以采用各种方式改变图案的性质，以获得需要的特定nIR扰乱的图案。与本发明的说明一致，还可以通过采用物理方式改变nIR抑制层(其具有一种反射率水平)的反射率从而对该层进行改进。通过采用物理方式对某些区域进行改进，例如，使选定区域致密化或者对选定区域进行摩擦，从而在衬层中产生超过一种水平的反射率，来达到这个目的。能够理解有许多方法可以在nIR抑制层中实现多种水平的反射率，包括但不限于使用多种nIR抑制材料、通过化学方式进行改进、涂覆填充聚合物、或者以上这些方法的任意组合。
要求更高持久性的应用(例如衣服和掩蔽所应用)中，需要包括至少一层nIR抑制层和至少一个织物层的多层结构。在许多情况下，要求可见光波长范围的伪装与上述近红外伪装方面的组合。本发明的一个独特方面是，不同于传统材料(碳之类的nIR抑制性材料包含在伪装印刷油墨中)，本发明的nIR抑制层与可见伪装无关，因此可以将可见伪装色调保持在所需的标准之内，同时提供需要的nIR抑制特征。
图3示出一种近红外抑制复合材料30，其包括通过粘合层50与单片式近红外抑制层10粘合的外层纺织材料40。所述外层纺织材料可以包括例如织物基材42和任选的可见伪装处理剂44。所述织物基材42可以是任何适用的织物，例如但不限于机织、无纺和针织形式的聚酯、聚酰亚胺、尼龙、涂覆的玻璃、棉纤维等。在同时要求对可见光和nIR的图像抑制的应用中可以使用所述任选的可见伪装处理剂44。所述外层纺织材料通过粘合层50与近红外抑制层10粘合，所述近红外抑制层在图3中示为单片层。粘合层50可以是不连续或连续的。另一种实施方式包括结合有其他近红外抑制层例如复合的近红外抑制层的情况。通过能够使外层纺织材料40持久地附着在近红外抑制层10上的任何技术实现这些层之间的粘合。点层压法是本领域技术人员已知的特别适合于形成这种复合结构的一种方法。
另一种实施方式的近红外抑制复合材料可以通过热粘合方法制备。图4示出例如通过热粘合方法，将包括织物基材42和任选的可见伪装处理剂44的外层纺织材料40直接粘合至单片的近红外抑制层10。例如在连接两个热塑性膜，或者连接热塑性膜和非热塑性膜时，热粘合方法是最有效的。
在又一种实施方式中，可以将近红外抑制层10直接施加在外部纺织材料的背面上，或只进行近红外处理，或者作为具有附加功能特征的涂层的一个部分。背面是指织物基材42与任选的可见伪装处理剂44相背的表面。适用于该实施方式的施加方法包括但不限于转移涂覆、丝网印刷、刮刀涂覆和直接挤出。或者，可以将nIR抑制层施加在织物基材42的背面上，或作为连续的或不连续的涂层或粘合层。为了保持要求的可见光谱响应，对该涂层有以下要求(a)在视觉外观方面必须足够浅淡(例如灰色)，或(b)必须没有明显地透入织物中，或(c)同时符合(a)与(b)的要求，从而使得对可见色调的影响最小化。与浅色调等同的情况例如包括浅色成分与深色成分的组合，例如但并不限于黑色粘合点附着在白色膜上或者白色粘合点附着在黑色膜上的情况，黑色和白色的粘合点的密度在可见光和nIR波长范围中都产生可以接受的反射)。或者，近红外抑制层可以包括作为衬底定向的白色膜或黑色膜，无论所述白色膜或者黑色膜是附着的或是不附着的，它们分别位于不连续涂层的背后，附着在外层纺织材料的背面上。
在另一种实施方式中，本发明将粘合的可共选择的方法扩展到例如通过使用热塑性连接层或结合层连接两个不能采用热粘合方法进行结合的材料。该实施方式如图5中所示，其中，连续粘合层52使外层纺织材料40附着至复合的近红外抑制层20。合适的膜粘合层52可以包括在约60-200°C的温度下软化并且具有加热时能附着至相邻表面的表面特性的任何聚合物膜。热塑性聚氨酯膜(例如得自帝伏德有限公司(Deerfield，Inc.)的膜)特别适用于本发明的衣服应用，因为它们使得复合材料保持透气性并且不会对近红外抑制性材料22提供的近红外抑制产生负面影响。然后可以对这种层叠的近红外抑制性复合材料30施加足够的热量和压力，使热塑性连续粘合层52软化，使其附着至相邻的外层纺织材料40和复合的近红外抑制层20。在基底材料24的近红外反射性相对大于nIR抑制材料22的近红外反射性的情况，理想的情况是，复合的近红外抑制层20的取向应使得近红外抑制性材料22比较接近预期的入射辐射源，从而最好地利用抑制特性。例如，需要伪装服时，将可见伪装处理剂44定向于衣服外部，然后，其余各层的顺序如图5中所示。
本发明另一种实施方式是一种多层近红外结构，其包括超过一个的织物层和至少一个近红外抑制层，一种这样的实施方式示于图6中，显示外层纺织材料40通过粘合层50附着至单片的近红外抑制层10，而近红外抑制层进一步通过第二粘合层60附着至内部纺织材料70。如上文所讨论，外层纺织材料40包括纺织基材42，其上具有任选的可见伪装处理剂44。内部纺织材料70和外层纺织基材42都可以是机织、无纺或针织材料，这取决于最终应用的需要。该实施方式的近红外抑制层可以是如图6中所示的单片近红外抑制层10，或者是任何其他所述的近红外抑制层。
在本发明的另一种实施方式中，可以在服装制品中定向一种多层近红外抑制结构，该结构包括超过一个的织物层和至少一个近红外抑制层，而近红外抑制层是基本上与外层织物层相邻的悬挂里衬(例如，附着在制品周边的一些部分上、但是没有层压至制品外壳的内表面上的里衬)。
在本发明的另一个实施方式中，本发明的制品可以包括在两个织物层之间的至少一层近红外抑制层的层压体，其中，nIR抑制层还包括透气、防液体透过的成分，提供保护免受环境影响。防液体透过但透气的成分的一个合适的例子是微孔膨胀型PTFE，例如得自W. L.戈尔企业控股股份有限公司(W. L. Gore andAssociates, Inc.)的薄膜，因为可以将这些材料制造成重量轻、强度高且高度透气的形式。该实施方式类似于上面所述并如图6所示的实施方式。本发明的另一种加强的形式需要全部都使用透气材料，使得近红外抑制制品是透气的。要使透气性最大化，则粘合层50和第二粘合层60都是透气的。因此，可以使用透气或不透气的不连续粘合层层压得到这种结构的层，或者通过透气材料的连续膜粘合得到这种结构的层。由下文描述的湿蒸汽透过率测试(MVTR)测得本发明的近红外结构的透气性为至少1000克/平方米(24小时)。更优选近红外抑制结构的透气性为至少1500克/平方米(24小时)，最优选近红外抑制性复合材料的透气性为至少为4000克/平方米(24小时)。
测试方法
防液体透过的测试
防液体透过的测试按照以下步骤进行。使用改进的苏特(Suter)测试设备，用水作为代表性测试液体，对材料结构的防液体透过性进行测试。将水施加在直径约4. 25英寸的样品区域，用两个橡胶垫片在夹紧的装置中对所述样品区域进行密封。对于结合有一个或多个织物层的样品，该织物层定向为与施加水压的表面相背。对非织物型nIR抑制层样品(即没有层压至织物层)进行苏特(Suter)测试时，将一稀纱置于样品上表面上(即与施加水的表面相背)，防止施加水压时使样品反常地张紧。样品开放于大气条件下，测试操作者可以观察到样品。通过连接至水槽的泵将样品上的水压增加至约lpsi，压力数值通过合适的压力表显示并且通过在线阀进行调节。测试样品处于一定的角度，使水循环，确保水接触样品的下表面并且确保该下表面上没有空气。目视观察样品上表面3分钟，观察是否有水在压力作用下透过样品的现象。如果在表面上看到液体水，则说明发生渗漏。在3分钟内没有在样品表面上看到液体水，则表明通过(防液体透过)。通过该测试的就是本文使用的“防液体透过”的定义。
湿蒸汽透过率测试(MVTR)
样品是7. 4厘米直径的冲切圆形样品。测试前将样品在23°C、50±2%RH的测试室中调理4小时。将15毫升蒸馏水和35克氯化钠盐置于4. 5盎司的聚丙烯杯(杯口的内直径为6.5厘米)中，制备测试杯。将得自马里兰州，爱克吨W.L.戈尔企业控股股份有限公司(W. L. Gore & Associates, Inc. , Elkton, Maryland)的膨胀型 PTFE (ePTFE)薄膜热封在杯沿上，形成将盐溶液保持在杯中的绷紧、防渗漏的微孔阻挡物。在5英寸绣花绷架中绷紧地安装类似的ePTFE薄膜，并且使其漂浮在测试室中的水浴表面。水浴和测试室的温度都控制在23 °C。
将样品放置在漂浮的薄膜上，称取盐杯的重量，将杯倒转，放置在样品上。I小时之后，取出盐杯，称重，从杯获得的重量通过以下公式计算湿蒸汽透过率
MVTR(克/平方米)(24小时)=杯中获得的水的重量(克)/[杯口面积(平方米)X测试时间(天)]
可见光和近红外光谱的平均反射率测试
按照以下方式确定光谱反射率数据，在样品的技术表面(即织物、层压体或复合材料的经过伪装印刷的表面)上、使用分光光度计(Data Color CS_5)(能够测量400-1100纳米波长或更大波长处的反射系数)、以20纳米的间隔、在400-1100纳米范围内相对于硫酸钡标样确定光谱反射率数据。860纳米处的光谱带宽设定为小于26纳米。采用单色模式操作进行反射率测量。
样品作为单层进行测量，以6个相同织物和色调的层为背衬。至少在2个不同区域上进行测量，对数据进行平均。选择的测量区域距离布边(边缘)至少6英寸。观察样品的角度相对于法线不超过10度(包括镜面分量)。
仪器校准将分光光度计的光度测定准确度校准在1%之内，波长准确度校准在2纳米之内。对于林地和沙漠伪装，色度测量器件中使用的标准孔径(直径)为1. 0-1. 25英寸，对于通用伪装、MARPAT林地和MARPAT沙漠，标准孔径(直径)为O. 3725英寸。认为光谱反射率值超出MIL-DTL-31011A、MIL-DTL-31011B或MIL-PRF-32142中规定的4个或更多个波长处的限制的任何颜色为没有通过该测试。
除非有另外的说明，否则都以特定波长范围的平均反射率的形式报告结果。实施例
比较例A
按照以下步骤制备单片的聚合物层。按照美国专利4532316中描述的内容制备聚氨酯样品。在150°C将所述预聚物加热至流动态，通过用手混合将10%的二氧化钛粉末(杜邦化学品公司(DuPont Chemicals) ,Wilmington,DE)分散在聚合物中形成均勻混合物。然后将冷却的、填充有TiO2的预聚物在150°C加热I小时。由该流体形成膜，使用手动下拉技术和下拉棒将加热的聚氨酯预聚物浇铸成4密耳的厚度。制得的膜在环境温度下湿固化48小时。测量该膜在400-700纳米和720-1100纳米波长范围的平均反射率。在表I中该膜称为“比较例A”。
比较例B
按照比较例A中描述的步骤制备单片的聚合物层，区别在于向预聚物中添加5重量％的碳黑(MA州波士顿卡波特公司的伏坎XC72 (Vulcan XC72，CabotCorporation,Boston, MA))，并且在成膜步骤之前用手混合该预聚物直到其呈现均匀外观。测量该膜在400-700纳米和720-1100纳米波长范围的平均反射率。在表I中该膜称为“比较例B”。
比较例C
将比较例A和比较例B的各膜与日间沙漠伪装尼龙织物(Day DesertCamouflageNylon textile) (#131971 型，SC 州斯巴达布格的密理肯公司(Milliken & Company,Spartanburg, SC))层叠成非结合的多层结构，并在绣花绷架中夹紧，制成膜与织物的结构体。测量各多层结构的浅褐色(light tan)部分(MIL-DTL-31011B中规定的浅褐色492)在400-700纳米和720-1100纳米波长范围的平均反射率。测量结果在表2中列为“比较例Cl 和 C2”。
比较例D[0069]按照以下步骤制备单片的聚合物层。按照美国专利4532316中描述的内容制备聚氨酯样品。在150°C将所述预聚物加热I小时。由该流体形成膜，使用手动下拉技术和下拉棒将加热的聚氨酯预聚物浇铸成4密耳的厚度。在环境温度下将制得的膜湿固化48小时。测量该膜在400-700纳米和720-1100纳米波长范围的平均反射率。在表I中该膜称为“比较例D ”。
比较例E
按照比较例D中描述的内容制备两种单片的聚合物层，区别在于，分别向预聚物中添加I重量％和5重量％的碳黑(MA州波士顿卡波特公司的伏坎XC72 (Vulcan XC72，Cabot Corporation,Boston,MA)),并且在成膜步骤之前用手混合直到其呈现均勻外观。测量这些膜在400-700纳米和720-1100纳米波长范围的平均反射率。在表I中这些膜称为“比较例El和E2”。
实施例1
由聚氨酯和添加剂制备单片的nIR抑制层样品。具体地说，按照美国专利4532316中描述的内容制备聚氨酯样品。在150°C将所述预聚物加热至流动态，通过用手混合将10%的二氧化钛粉末(杜邦化学品公司(DuPont Chemicals), Wilmington, DE)分散在聚合物中，形成均匀的混合物。然后在150°C加热所述冷却的、填充有TiO2的预聚物I小时，并且分成5个部分。向各部分预聚物中添加5种不同浓度(0. 01重量％、0. 05重量％、0.1重量％、0. 5重量％和1. O重量％)的碳黑(MA州波士顿卡波特公司的伏坎XC72 (Vulcan XC72，CabotCorporation, Boston, MA)),并且用手混合直到其呈现均勻外观。由这些流体分别形成膜，使用手动下拉技术和下拉棒将加热的聚氨酯预聚物部分浇铸成4密耳的厚度。在环境温度下将这些膜湿固化48小时。 测量这些膜在400-700 纳米和720-1100纳米波长范围的平均反射率。测量结果在表I报道为实施例la-le。如表I中所示，少量碳黑使(720-1100纳米波长范围)平均反射率显著改善(降低至70%或以下)，同时使对色调的影响最小化，表示为在400-700纳米波长范围保持约等于或大于9%的平均反射率。
表I
权利要求
1.一种制品，所述制品包括具有可见伪装图案侧面的织物，以及近红外抑制层，所述近红外抑制层在与所述可见伪装图案侧面相对的织物侧与所述织物相邻，所述近红外抑制层中包括聚合物膜和颗粒形式的近红外抑制材料，所述颗粒在400-700纳米波长范围的平均反射率为9-70%，在720-1100纳米波长范围的平均反射率小于或等于70%。
2.如权利要求
1所述的制品，其特征在于，所述聚合物膜包括聚氨酯。
3.如权利要求
1所述的制品，其特征在于，所述聚合物膜包括聚氨酯，所述近红外抑制材料分布在所述聚氨酯膜中。
4.如权利要求
1所述的制品，其特征在于，所述织物和近红外抑制层是层压体。
5.如权利要求
1所述的制品，其特征在于，所述制品在400-700纳米波长范围的平均反射率为9-50%。
6.如权利要求
1所述的制品，其特征在于，所述制品在400-700纳米波长范围的平均反射率为9-30%。
7.如权利要求
1所述的制品，其特征在于，所述制品在720-1100纳米波长范围的平均反射率等于或小于60%。
8.如权利要求
1所述的制品，其特征在于，所述制品在720-1100纳米波长范围的平均反射率等于或小于50%。
9.如权利要求
1所述的制品，其特征在于，所述近红外抑制层在720-1100纳米波长范围的平均反射率等于或小于40 %。
10.如权利要求
1所述的制品，其特征在于，所述近红外抑制层在720-1100纳米波长范围的平均反射率等于或小于30%。
11.如权利要求
1所述的制品，其特征在于，所述聚合物膜选自聚氨酯、聚酯、聚醚聚酯、聚乙烯、聚酰胺、硅酮、聚氯乙烯、丙烯酸类物质、含氟聚合物、以及它们的共聚物。
12.如权利要求
1所述的制品，其特征在于，所述近红外抑制层包含碳。
13.如权利要求
1所述的制品，其特征在于，所述近红外抑制层包含金属。
14.如权利要求
13所述的制品，其特征在于，所述金属是铝。
15.如权利要求
13所述的制品，其特征在于，所述近红外抑制层包含氧化锑。
16.如权利要求
1所述的制品，其特征在于，所述近红外抑制层加入了选自5元环聚合物和6元环聚合物的有机材料。
17.如权利要求
12所述的制品，其特征在于，以近红外抑制层的总重量为基准计，碳含量小于1. O重量％。
18.如权利要求
12所述的制品，其特征在于，以近红外抑制层的总重量为基准计，碳含量小于或等于O. 5重量％。
19.如权利要求
1所述的制品，其特征在于，所述聚合物膜是防液体透过的。
20.如权利要求
1所述的制品，其特征在于，所述聚合物膜是透气的。
21.如权利要求
1所述的制品，其特征在于，所述聚合物膜是微孔的。
22.如权利要求
1所述的制品，其特征在于，所述聚合物膜是疏油的。
23.如权利要求
1所述的制品，其特征在于，所述聚合物膜是微孔的聚四氟乙烯。
24.如权利要求
1所述的制品，其特征在于，所述近红外抑制层包括位于织物背面上的涂层。
25.如权利要求
24所述的制品，其特征在于，所述涂层是连续的。
26.如权利要求
24所述的制品，其特征在于，所述涂层是不连续的。
27.如权利要求
I所述的制品，其特征在于，所述近红外抑制层包括其上具有含碳涂层 的微孔聚四氟乙烯。
28.如权利要求
27所述的制品，其特征在于，所述涂层是连续的。
29.如权利要求
27所述的制品，其特征在于，所述涂层是不连续的。
30.如权利要求
27所述的制品，其特征在于，所述近红外抑制层的湿蒸汽透过率至少 为1000克/平方米(24小时)并且是防液体透过的。
31.如权利要求
I所述的制品，其特征在于，所述织物的重量等于或小于150克/平方米。
32.如权利要求
I所述的制品，其特征在于，所述织物在与近红外抑制层相背的侧面上 具有伪装图案。
33.如权利要求
I所述的制品，其特征在于，所述织物包含选自以下的材料聚酯、聚酰 胺、聚丙烯、丙烯酸类物质、聚芳酰胺、尼龙/棉混合物、聚苯并咪唑。
34.如权利要求
I所述的制品，其特征在于，所述近红外抑制层通过位于织物基材和近 红外抑制层之间的至少一个插入的聚合物层附着在织物上。
35.如权利要求
I所述的制品，其特征在于，所述近红外抑制层具有720-1100纳米波长 范围的击穿图案。
36.如权利要求
I所述的制品，其特征在于，所述近红外抑制层包含多种功能性填料。
37.如权利要求
36所述的制品，其特征在于，所述近红外抑制层包含至少一种近红外 抑制材料，以及影响可见光或近红外区域的反射率特征的附加功能性填料。
38.如权利要求
I所述的制品，其特征在于，所述近红外抑制层包含碳和二氧化钛。
39.如权利要求
I所述的制品，其特征在于，所述近红外抑制层包括微孔PTFE，在与织 物相邻的微孔PTFE侧面上具有碳涂层，在与织物相背的微孔ePTFE侧面上还具有另外的含 碳单片式涂层。
40.如权利要求
4所述的制品，其特征在于，所述近红外抑制层作为离散单元设置在织 物和非近红外抑制层之间。
41.如权利要求
4所述的制品，其特征在于，在400-700纳米可见光波长范围具有反射 性的材料作为离散单元设置在织物和近红外抑制层之间。
42.—种近红外抑制服装制品，以如权利要求
I所述的制品为基础。
43.一种近红外抑制性掩蔽物或保护性覆盖物，以如权利要求
I所述的制品为基础。
专利摘要
描述了近红外抑制层，其在约400-700纳米波长范围的平均反射率为9-70％，在约720-1100纳米波长范围的平均反射率小于或等于70％。另外，描述了由这些近红外抑制层制备的制品，这些制品提供了需要的降低的nIR反射而不会显著改变整个制品的可见色调。
文档编号F41H3/02GKCN101326421SQ200680026299
公开日2013年4月17日 申请日期2006年5月24日
发明者J·赫尔科比, M·K·南迪 申请人:戈尔企业控股股份有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (8),