手覆盖物 |
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| 申请号 | CN01804320.8 | 申请日 | 2001-02-02 | 公开(公告)号 | CN1396810A | 公开(公告)日 | 2003-02-12 |
| 申请人 | W·L·戈尔有限公司; | 发明人 | M·霍特; U·什平德列尔; | ||||
| 摘要 | 手 覆盖 物，即手套(72)或拳击手套，包括 外壳 (50)和粘合在其上的手套 插件 (52)。手套插件(52)包括层叠在 水 汽可渗透和防水的功能层(42)上的衬里织物。手套插件(52)在手套(72)中基本没有褶皱或聚集现象。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种有外层材料部分(32、40、50)和内层材料部分(31、41、52)的手覆盖 物，其中： |
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| 说明书全文 | 发明领域本发明涉及包括一个外保护层和一个防水衬里层的手覆盖物(handcovering) 即手穿戴物(handwear)，如普通手套或拳击手套。 发明背景为不防水的皮革或织物构成的手套制造防水的手覆盖物，人们一直在努力。 在手套外壳里面提供防水的衬里或插件，可使手套具有防水性。为提供舒适性， 防水衬里通常要能渗透水汽，即能透气。这种防水插件有时称作功能层或功能材 料。可由下列材料构成：a)仅一层功能层，或b)包括功能层材料和布衬里或织物 背衬的两层层叠物构成的材料，或c)功能层材料、织物内层和织物背衬构成的三 层材料。为达到皮肤感觉舒适，在插件里面有一层粘在一起的布衬里，或者层叠 物的内织物层由衬里材料制成。为了制造方便和成本低，这些插件通常由两个相 对而同样形状大小的功能层或层叠物平片沿边缘密封而构成。平片的图形具有超 过手尺寸的两维形状。 已知有包括外壳和含功能层插件的手套。所述插件其两维形状要能装入手套 外壳的三维形状，势必会产生一些褶皱。在保暖手套情况下，这仅是较小的问题， 因为在功能性插件和这种情况下的厚布衬里之间增加了保暖材料，会使得戴手套 的人感觉不到褶皱。 在薄的非保暖手套情况下，因为手套制成很接近手的形状，插件的褶皱会产 生很大的缺点。穿戴者会感觉到这些令人不适的褶皱。褶皱之间又不能彼此固定， 因此，手在手套中有滑动现象，在需要良好抓握的活动中可能造成对穿戴者的危 害。而且，褶皱增加了厚度因而降低了触感，而触感对需要细微感觉的活动很重 要。褶皱还增加了对热量传递和湿气传递的阻力，这在较暖环境条件下是不好的。 这样手套的例子有工作用手套、摩托车用手套和高尔夫用手套。 为克服这些缺陷人们付出了许多努力。一个例子是US 5,4442,818，内部是 个三维成形的衬里与层叠物构成的两维折叠成的插件以“防滑”形式用胶粘剂结 合在一起，因此得到内部为三维的手套。布衬里和壳之间的两维插件的褶皱由于 被覆盖在三维成形的缝合衬里后面而能容忍。然而，这种系统未能解决手套庞大 以及对热量传递和湿气传递的高阻力问题。这是因为仍存在的插件褶皱造成的多 层的结果。 US 5,255,716为另一专利，此专利描述了一种两层材料，即粘合在第二可扩 展织物层上的皱纹功能层或屏障层，这两层材料然后用胶粘剂固定在可扩展外织 物层上。在US 5,255,617中，该种织物层是可拉伸的，其粘合方式会导致功能层 的聚集。这导致形成的复合层不必要的厚度。因此，对热量传递和湿气传递的阻 力未能降至最小。即使在此专利中述及增加了保暖价值作为其优点，这一优点也 仅在要求手套需要保暖性能时才需要(第13页，28行)。褶皱层的厚度加上褶皱 的弹性显著降低了触感。 US 5,255,617提出了由例如皮革制成的非弹性手套外壳。然而，按照所述的 方法不可能制造这样的手套，因为其外壳必须在一平的两维模板上牵拉，成形方 式要求外壳具有极大的弹性，因为手套的开口必须能拉伸至能配合在于较宽的手 指部分(第47页第3行)。这是这种方法本身难以避免的问题，通过平的两维模板 的变化也不能解决，因为手指增加的周边比手掌区域手的周边长，所以模板在手 指部分始终宽于手掌区域，以便完全拉伸整个手套，在所述方法中这是必需的， 才能够在完整表面上粘合手套。 发明概述 本发明克服了现有技术的缺陷，尤其是为了使完全组装的手套厚度达到最 小，从而使触感、抓握、透气、热量传递和柔软性最佳，而提供了广义的手覆盖 物，它包括：基本无弹性的外层材料部分即外壳(如由皮革或机织织物构成的) 和粘合在外壳上的内层材料部分即手套内插件。手套内插件包括一个能使水汽渗 透但防水的功能层，这种内插件在整个手套上基本不会产生褶皱，其功能层基本 不会，较好是完全不会有聚集的现象。 本发明提供了一种有外层材料部分和内层材料部分的手覆盖物，其中的内层 材料部分由可拉伸的层叠物构成，这种层叠物包括能渗透水汽的防水功能层和织 物层，并包含外表面；外层材料部分具有符合于手的三维形状以及相应的三维内 表面；内层材料部分以这样方式拉伸到外层材料部分的三维内表面，使内层材料 部分的基本全部外表面贴合于外层材料部分的内表面上；内层材料部分的几乎全 部外表面基本上粘合到外层材料部分的全部内表面上；外层材料部分由基本上无 弹性的外层材料构成，这种材料能吸收因内层材料部分拉伸引起的层叠物的恢复 力。 本发明还提供了制造有外层材料部分和内层材料部分的手覆盖物的方法，该 方法包括下列步骤：制造具有符合于手的三维形状和相应三维内表面的外层材料 部分；制造是两维可拉伸层叠物的内层材料部分，所述层叠物具有可渗透水汽的 防水功能层和织物层，并具有外表面；内层材料部分以这样方式拉伸到外层材料 部分的三维内表面，使内层材料部分的基本全部外表面贴合于外层材料部分的内 表面上；内层材料部分的几乎全部外表面基本上粘合到外层材料部分的全部内表 面上；外层材料部分由基本上无弹性的外层材料构成，这种材料能吸收因内层材 料部分拉伸引起的层叠物的恢复力。 提供功能层如多孔PTEF薄膜和层叠在该薄膜上的布衬里的层叠物来制造手 覆盖物，功能层的一个表面上宜用非多孔但允许水分子通过的聚氨酯进行处理。 该层叠物还可以具有保护性织物背衬。层叠物可拉伸至更大尺寸。布衬里和保护 性背衬可以是任何织物或如聚氨酯或聚酯构成的发泡材料。布衬里和保护性背衬 较好是层针织物。布衬里和织物背衬可以由聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰胺、粘胶、 棉花、或这些材料的混合物构成。 为形成插件，将两个所述的层叠物叠放起来，然后按拳击手套或普通手套的 外形轮廓线密封之，沿该轮廓线周边切割，形成手覆盖物插件。其形状在手的某 些区域可以尺寸小些。 在该插件的两个外表面上施加胶粘剂。胶粘剂可以点的方式、网状方式或连 续施加。也可以在密封好插件之前，在层叠物上施加胶粘剂。 然后，插件放在外壳的内部，通过加热的拇指模板和加热的四指手模板施加 热量，使胶粘剂将插件粘合在壳的内部。一般，优选首先加热拇指部分，将插件 和壳固定在彼此正确的位置，防止进行该步骤时的滑动。由于外壳的三维形状， 插件在有些区域受到拉伸，与壳的三维形状符合，然后将两维的插件再整形为壳 的三维形状，此时基本不形成褶皱，然后，插件以这样的形状粘合到手套的壳上。 在整个内表面上达到最初的粘合后，向插件内部通入空气，目的是a)将插件牢固 地压在壳上，b)冷却胶粘剂，c)从加热的手形模板上取下手套，此时没有多大摩 擦。 本发明实施方案中，手覆盖物即手穿戴物为普通手套或拳击手套的形式。 本发明实施方案中，手覆盖物即手穿戴物为保暖的普通手套或拳击手套形 式，或者薄的非保暖普通手套形式。 附图简述 图1所示为在两个层叠物上形成一种图形，经密封和切割而形成插件。 图2所示两个层叠物叠放的图形沿其周边进行了密封。 图3所示为插件就要放入外壳之前的状态。该插件表面上绘有实为胶粘剂的 许多点。 图4所示为手覆盖物的截面图，露出外壳和插件。 图5所示为图3的另一情况。 图6所示为将外壳和插件的拇指部分拉在拇指模板之前的情况。 图7所示为将外壳和插件手指部分拉在四指手模板之前的情况。 图8所示为有局部剖面的制成的手套。 图9所示为制成的手套手指部分沿图8中IX-IX线的剖面图。 图10所示为图9中圆形区X层结构的放大图。 图11所示为一片插件样品的应变与应力的关系图。 本发明实施方案的详细描述 如上所述，手穿戴物的外层材料壳和包含功能层的插件以这样方式直接粘 合，即此时将两维的插件拉伸再整形为壳的三维形状，因此避免了褶皱和聚集现 象。这样就提供了一种能克服上述现有技术缺陷的手覆盖物。 所述外壳和功能层插件的外表面直接粘合形成普通手套或拳击手套，防止了 空气层的存在，而空气层会起外壳和功能层插件之间水汽屏障的作用。而且，层 数尽量少可确保手穿戴物最小的热绝缘性和最大的灵巧性。为此以及更好的拉伸 性即伸长，功能层可以直接粘合到壳材料上而不用保护的织物背衬。本发明整个 手套的复合层包括通常的外壳层、胶粘剂和功能性插件层叠物层，整个复合层的 水汽穿透阻力Ret小于35(m2*Pa)/W，在较好的实施方案中甚至小于15(m2*Pa)/W， 视对外层材料和衬里材料的选择而异。 外壳与插件的粘合可以以连续形式即在全部面积上施加胶粘剂，或者以非连 续形式施加即在＞50％的表面积上没有胶粘剂。在这方面，胶粘剂可以很方便地施 加在插件的外表面上。在采用连续施加胶粘剂层的情况，使用可以渗透水汽的胶 粘剂。若使用非连续的胶粘剂层，例如以粉末、点、格栅或网的形式施加胶粘剂， 可以使用不渗透水汽的胶粘剂。此时是通过未覆盖胶粘剂的插件区域保持水汽的 可渗透性。 适合用于本发明普通手套或拳击手套的外壳可以是例如皮革或织物材料。织 物可以是例如机织织物、针织物、非织造织物或毡制品。这些织物可由天然纤维 例如棉花或粘胶形成，或由合成纤维如聚酯、聚酰胺、聚丙烯或聚烯烃形成，或 者由至少两种上述材料的混合物形成。这样的外层材料通常是水和水汽可渗透的。 要提供外层材料的防水性，可以用疏水性材料处理壳使其成为斥水性，使外层材 料的孔保持敞开来传递水汽。 胶粘剂宜是热活化的，较好的胶粘剂选自共聚多酰胺、共聚多酯、聚酯型聚 氨酯、聚烯烃、聚酰胺或聚氨酯的胶粘剂，例如反应性聚氨酯胶粘剂、也可以是 聚酯型氨基甲酸乙酯和聚氨酯的混合物。胶粘剂熔点可在50-130℃范围。 功能材料可以是任何防水的能透气的材料如多孔聚乙烯、聚氨酯等。较好的 是多孔聚四氟乙烯层粘合到在皮肤上感觉舒适的布衬里上的层叠物。多孔聚四氟 乙烯较好是按照US 3,953,566所述制备的扩展聚四氟乙烯，较好具有虽非多孔但 能通过分子传递来转输水汽分子的聚氨酯涂层。这样的结合物描述于US 4,194,041。将这种结合物粘合在用于保护多孔聚四氟乙烯层的合适织物层上。 插件装入外壳中以能防止功能层缩皱和聚集的方式进行。制得的层叠物必须 具有在至少一个方向上至少30％，较好为40％的可拉伸性，以便将层叠物拉伸至 符合于手的三维形状。在两个方向上均具有可拉伸性并大于40％为宜。层叠物必 须在拉伸后的状态仍保持其防水性和水汽可渗透性。为保持将插件拉伸和粘合到 外壳的变形力小，层叠物的应力应变曲线必须是平坦的(对至少一个方向的30％ 伸长＜30 N/5cm(对于宽度为5cm的样品))。层叠物宜为低恢复性的。图11所示为 从长(在垂直于插件手指纵向的方向来看)20cm和宽5cm的GORE-TEX插件切出的 样品的应力应变特性，该插件包含ePTFE(扩展的聚四氟乙烯)层和复丝聚酯针织 物的织物层。插件材料的重量为100g/m2，其织物层重量为70g/m2。该样品是在 纵向上施加应力的。 如前面所述，外壳由基本无弹性的外层材料构成，这种材料能吸收因插件拉 伸引起的层叠物的恢复力。很容易试验本发明的手覆盖物的外层材料是否吸收了 恢复力，方法为：将制成的手覆盖物加热至将插件粘合到外壳的胶粘剂液化。如 果插件在胶粘剂液化时与外壳分离，外壳就吸收了恢复力。在手覆盖物的手指根 部和拇指背面特别容易觉察到这种分离，因为在这些区域手覆盖物的三维形状与 未拉伸插件的两维形状最为不同。 如图1所示，实际的做法，是将两块层叠物11叠放在一起，然后按手的形 状绘出图形10以便形成插件。这两个图形然后沿图2所示的周边20密封，留下 用于插入人手的开口21。通过施加胶粘剂、加热和施加压力，在图形轮廓边缘进 行密封。之后按层叠物上的图形切下密封好的部分。合适的胶粘剂包括得自 H.B.Fuller的IPATHERM胶粘剂、ETANE、TEXIN、PELLETHANE或MORTHANE胶粘剂。 代表性的胶粘剂包括共聚对苯二甲酸乙二酯、共聚酰胺或聚氨酯。 按照上面所述，形成的插件用胶粘剂在其两个外表面上进行处理，以待将插 件插入外壳中。如图3所示，胶粘剂是在插件31表面上施加，呈许多凸起的点30。 然后，将插件按照箭头方向移入外壳32中。 胶粘剂是可热活化的，可以直接加热，或用微波或红外线进行活化。 图4所示为制成的包括外壳40和插件41的手覆盖物的剖面图，即外壳40 和插件41以“剖面图”示出。当然，插件实际上是粘合于外壳的。图4中，所示 插件41包括功能层42、织物层43和接缝44，接缝口44由两个相邻壳片(标为44) 通过缝合线45连接而形成。图中所示的46为用于粘合外壳和插件的胶粘剂点。 实际上，在最终产品中，插件外表面紧邻壳的内表面，壳和插件之间没有间隙。 换句话说，图4中凸出的胶粘剂点在最终产品中将变成平坦的。 图5所示为外壳50和插件52。插件52处于将要插入外壳50中的状态。此 实施方案中，胶粘剂以格栅形式施加在插件52的外表面上。 外壳50包括外壳的长套体54、外壳的拇指56和外壳的手指58。外壳50具 有三维形状。插件52包括插件的长套体60、插件的拇指62和插件的手指64。插 入外壳50之前，插件52为两维形状。 插件长套体60上没有胶粘剂，因此长套体54和60并不通过胶粘剂而结合。 本发明较好的一个实施方案中，是通过三维加热模板，较好是刚性，最好是 金属制成的模板施加活化胶粘剂的热量。图6所示的第一个模板66有拇指形的拇 指部分68，图7所示的第二个模板70有除拇指外四个手指手形的手指部分71。 在拳击手套情况，不必成形出手指形状。模板66和70的尺寸必须和制造的手套 相配。模板必须分成拇指部分和其余部分这两部分，只有这样才能将手套的外壳 套在这样紧密配合的模板上，因为手套外壳没有弹性或弹性很差。 在第一组装步骤中，插件52放在手套外壳50中，使得插件所有的手指64 处于外壳50的相应手指58中。将外壳50和插件52一起依序拉在两个模板66和 70，即拇指模板66和四指的手模板70上。宜首先粘合和固定拇指的区域，以便 在随后步骤中插件52和外壳50呈一整体。然后对该组件的其余部分施加热量， 将插件52整个地粘合到外壳50上。通过将尺寸稍小但可拉伸的插件52拉到模板 66和70上，两维的插件52就拉伸成为模板66和70的三维形状，并以此形状粘 合到手套外壳50上。由于手套外壳50紧密套在模板66和70上，插件52此时就 呈手套的基本形状并固定在其中。 这两个模板上分别有可开关的供气管75和77。胶粘剂53已活化之后，通入 空气冷却活化的胶粘剂53，迫使插件52紧贴外壳50使其准确呈外壳50的形状， 并能没有摩擦下地从模板66和70上取下手套72。使用具有平坦应力应变曲线的 层叠物、特别设计的插件图形和高达0.3巴的压力，可达到插件52的变形，使插 件52在手套外壳50内固定而基本没有褶皱产生。最终由于会将插件52拉回到其 原来形状的恢复力被手套外壳50所吸收，插件52就能一直保持手套72的三维形 状。 本发明的一个实施方案中，模板66和70分别包括电接头78和80，为电加 热元件82和84提供加热用的电能，它们各自装在模板66和70上或其中。 通过这种方式，就能制造其插件52或功能层基本没有褶皱也没有聚集现象 的一体化的手覆盖物。 图8所示为制成的手套，其中一部分是剖面图，露出手套72的内部，即插 件的手指部分64、不连续施加在插件52外表面上的胶粘剂53和手套72的外壳50。 由图8可以清楚地看出，在所示的实施方案中通过点状施加的胶粘剂，外壳50和 插件52的手指部分和手的部分都牢固地粘合在一起，而外壳的长套体54和插件 的长套体60则是彼此松松接触的。 图9所示为沿图8中IX-IX线的手套手指部分73的截面图。手套手指73的 外壳手指58由四片外壳材料74通过接缝75连接组成。手套手指73的插件手指 64由两片层叠物11(图1)构成，层叠物11包括功能层42和织物层43，通过对接 缝76(图2中20)沿手指周边密封。然后将插件手指64的原来是两维的层叠物材 料拉伸成三维的外壳手指58的形状，并通过胶粘剂53将插件手指64的外表面粘 合到外壳手指58的内表面上，插件手指64就保持外壳手指58的三维形状，因此， 插件手指64就能保持基本没有褶皱。 就手套手指73在图9中显示并上述说明的内容也适用于手套72的所有部分， 其中插件52已拉伸并粘合到三维外壳50。 图10为通过图9中圆形区X的横截面放大部分所示的制成的手套72的层结 构。如图10所示，包括功能层42和织物层43的插件52通过胶粘剂53粘合到外 壳50上。 术语“防水”是指材料和其焊接或密封的区域能承受大于0.05巴的进口水 压。该材料较好能承受大于1巴的水压。将100cm2进行研究的材料样品接受逐渐 上升的水压进行测定。为此目的，使用温度为20±2℃的蒸馏水。水压以60±3cm H2O/min的速率升高。样品的进口水压是水通过样品反面的压力。进行这一试验 的方法详情描述于1981 ISO标准No.811中。 本文中，用于手套插件的防水性指是其层叠物的水渗透阻力大于等于0.07 巴，其接缝的渗透阻力也大于等于0.07巴。手套插件的防水性测定采用转让给 W.L.Gore & Associate，Inc.，的US 4,776,209(Patchell)中公开的“Whole Glove Leak Tester”装置，其中，空气以0.07-0.35巴之间的压力进入置于水罐中的手 套插件内部。 本文中，术语“水汽可渗透的”通过材料的水汽传送阻力Ret来说明。Ret 是片形结构物或复合物的一种特定材料性能，它决定着在存在的稳态分压梯度作 用下通过给定面积的“潜在”蒸发热通量。Ret按德国标准DIN EN 31 092(1994 年2月)定义，对应于国际标准ISO 11 092，以m2*Pa/W表示。为测量Ret，在35 ℃和40％相对湿度空气中使用一个测量头，空气速度调整为lm/s。采用Hohenstein skin model test测定水汽传送阻力，该试验方法描述于Bekleidungsiologisches Institut e.V.Hohenstein的标准试验方法Ne.BPI 1.4(1987年9月)中。 |
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