JP2012508657A - バリヤ構造およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

本開示は、フルオロポリマー層とポリマー層とを含むバリヤ構造に関する。バリヤ構造は、ＡＳＴＭ Ｆ７３９により測定された場合に有害化学物質について約１時間超の化学物質浸透破過検出時間を有する。本開示はさらに、上述のバリヤ構造を形成する方法に関する。バリヤ材料は、バリヤ特性を必要とするシェルター、衣服、コンテナおよびその他の物品の製造に適するように設計される。

Description

本開示は、一般に、バリヤ構造およびこのような構造の製造方法、ならびにこれらのバリヤ構造から作られた物品およびこのような物品を製造するための方法に関する。

フルオロポリマーなどの低表面エネルギーポリマーは、優れた化学的バリヤ特性を示し、化学物質に対する曝露によりひき起こされる損傷に対する耐性を示し、耐汚染性を有し、環境条件に対する曝露によりひき起こされる損傷に対する耐性を実証し、かつ典型的にはリリース表面を形成する。このような低表面エネルギーポリマーの需要はあるものの、これらのポリマーは高価である傾向をもつ。さらに、このようなポリマーは、低い湿潤特性を示し、リリース表面を形成するその傾向を考えると、その他のポリマー基板との接着力は低い。

特定の多層品利用分野について、製造者は高温加工および高温継ぎ合せへと方向転換してきた。例えば、典型的には３５０°Ｆを超える温度が使用される。残念なことに、これらの高い温度は、多くの所望の基板およびコーティングの溶融温度さらには分解温度を上回ることが多い。したがって、フルオロポリマーは典型的に高い溶融温度の基板に商業的に接着されてきた。これらの多層品は、高い溶融温度の基板に制限されることから、典型的に高価である。商業的には、費用効果性がさらに高い場合が多い低溶融温度の基板に対するフルオロポリマーの接着力に関して多くの課題が存在してきた。

したがって、改良型多層品ならびにこのような多層品を製造する方法を提供することが望ましいと考えられる。

一実施形態において、バリヤ構造が提供されている。バリヤ構造はフルオロポリマー層とポリマー層を含む。フルオロポリマー層は、Ｃ処理されている主要表面を有する。ポリマー層は、フルオロポリマー層の主要表面上にある。バリヤ構造は、ＡＳＴＭ Ｆ７３９により測定された場合に、有害化学物質について約１時間超の化学物質浸透破過（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ）検出時間を有する。

別の例示的な実施形態においては、保護用物品が提供されている。保護用物品は、主要表面を有するフルオロポリマー層を含み、ここで主要表面はＣ処理されている。ポリマー層がフルオロポリマー層の主要表面上にある。保護用物品は、ＡＳＴＭ Ｆ７３９により測定された場合に、有害化学物質について約１時間超の化学物質浸透破過検出時間と耐炎性（ｆｌａｍｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ）を有し、この保護用物品はＡＳＴＭ Ｆ１３８に準じて試験された場合に３秒の火炎曝露の間に発火しない。

さらなる例示的な実施形態においては、格納システムが提供されている。この格納システムは、Ｃ処理された主要表面を有するフルオロポリマー層と、フルオロポリマー層の主要表面上にあるポリウレタン層を含む。

バリヤ構造を形成する方法が提供されている。この方法は、第１の主要表面と第２の主要表面を有するフルオロポリマー層を提供するステップを含み、フルオロポリマーの少なくとも第１の主要表面はＣ処理されている。この方法はさらに、フルオロポリマー層の第１の主要表面の上にあるポリマー層を提供するステップを含んでいる。

本発明は、添付図面を参照することで、より良く理解され、その数多くの特徴および利点が当業者に明らかになるであろう。

例示的なバリヤ構造の図を含む。 例示的なバリヤ構造の図を含む。 例示的なバリヤ構造の図を含む。

特定の一実施形態において、バリヤ構造は主要表面を有するフルオロポリマー層を含んでいる。バリヤ構造はさらに、主要表面の上にあるポリマー層を含む。一実施形態において、フルオロポリマー層は、１つまたは複数の介在層が全く存在することなくポリマー層の第１の主要表面上に直接配置されていてよく、かつこの主要表面と直接接触する。

フルオロポリマー層を形成するために使用される例示的なフルオロポリマーとしては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、ペルフルオロプロピルビニルエーテル、ペルフルオロメチルビニルエーテルまたはそれらの任意の組合せなどのモノマーから形成されるホモポリマー、コポリマー、ターポリマーまたはポリマーブレンドがある。例えば、フルオロポリマーはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である。例示的なフルオロポリマーフイルムは、キャスト、スカイブ（ｓｋｉｖｅｄ）または押出しされてよい。一実施形態において、キャストおよび押出しフイルムは、層状構造を含んでいてよく、フイルムの表面の組成は内部とまたは互いに整合してもしなくてもよい。

さらなる例示的なフルオロポリマーとしては、フッ素化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレンとペルフルオロプロピルビニルエーテルのコポリマー（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレンとペルフルオロメチルビニルエーテルのコポリマー（ＭＦＡ）、エチレンとテトラフルオロエチレンのコポリマー（ＥＴＦＥ）、エチレンとクロロトリフルオロエチレンのコポリマー（ＥＣＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンとを含むターポリマー（ＴＨＶ）またはそれらの任意のブレンドまたは合金が含まれる。例えばフルオロポリマーはＦＥＰを含んでいてよい。さらなる実施例においては、フルオロポリマーは、テトラフルオロエチレンとペルフルオロプロピルビニルエーテルのコポリマー（ＰＦＡ）を含んでいてよい。１つの例示的な実施形態において、フルオロポリマーは、電子ビームなどの放射線を通して架橋可能なポリマーであってよい。例示的な架橋性フルオロポリマーとしてはＥＴＦＥ、ＴＨＶ、ＰＶＤＦまたはそれらの任意の組合せが含まれていてよい。ＴＨＶ樹脂は、Ｄｙｎｅｏｎ ３Ｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，Ｍｉｎｎから入手可能である。ＥＣＴＦＥポリマーは、Ａｕｓｉｍｏｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（イタリア）からＨａｌａｒという商標名で入手可能である。その他のフルオロポリマーは、ダイキン工業（株）（日本）およびＤｕＰｏｎｔ（ＵＳＡ）から入手してもよい。詳細には、ＦＥＰフルオロポリマーは、ＮＰ−１２Ｘなど、ダイキン工業（株）から市販されている。

一実施形態において、フルオロポリマーの少なくとも１つの表面は、Ｃ処理可能なフルオロポリマーを含んでいてよい。例示的なＣ処理可能なフルオロポリマーには、フッ素化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、エチレンとテトラフルオロエチレンのコポリマー（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとペルフルオロプロピルビニルエーテルのコポリマー（ＰＦＡ）、エチレンとクロロトリフルオロエチレンのコポリマー（ＥＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとペルフルオロメチルビニルエーテルのコポリマー（ＭＦＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、およびテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンとを含むターポリマー（ＴＨＶ）が含まれる。一実施形態において、フルオロポリマーは第１の主要表面と第２の主要表面を有し、ここで第１および第２の主要表面は、同じまたは異なるＣ処理可能なフルオロポリマーを含む。例示的なＰＴＦＥは、Ｓａｉｎｔ ＧｏｂａｉｎからＤＦ１７００ＤＢなどとして入手してよい。

一実施形態において、フルオロポリマー層とそれが直接接触している層との接着力を改善するようにフルオロポリマー層を処理してよい。一実施形態において、この処理には表面処理、化学処理、ナトリウムエッチング、プライマの使用、またはそれらの任意の組合せが含まれていてよい。一実施形態において、処理にはコロナ処理、ＵＶ処理、電子ビーム処理、火炎処理、スカッフィング、ナトリウムナフタレン表面処理またはそれらの任意の組合せが含まれていてよい。一実施形態において、この処理にはＣ処理が含まれる。Ｃ処理のためには、フルオロポリマー層を有機ガス雰囲気中でコロナ放電に曝露するが、ここでこの有機ガス雰囲気は例えばアセトンまたはアルコールを含む。一実施形態において、アルコールは４個以下の炭素原子を含む。一実施形態において、有機ガスはアセトンである。一実施形態において、有機ガスは窒素などの不活性ガスと混和される。アセトン／窒素雰囲気は、フルオロポリマー層とそれが直接接触する層との接着力の増加をひき起こす。一実施形態において、この処理はフルオロポリマー層とポリマー層との接着力の増加をひき起こす。一つの例示的な実施形態においては、処理は、Ｃ処理可能なフルオロポリマーのＣ処理を含む。Ｃ処理の一例は、参照により本明細書に援用されている米国特許第６，７２６，９７６号明細書中に開示されている。

別の例示的な実施形態において、フルオロポリマー層の少なくとも１つの主要表面はコロイドシリカを含む。コロイドシリカは典型的に、フルオロポリマー層とそれが直接接触する層との間の接着を提供する量で、分散中に存在する。一実施形態において、コロイドシリカは、その接着特性に不利な影響を及ぼさない分散の中に存在する。例示的なコロイドシリカ分散が、参照により本明細書に援用されている米国特許第６，９３０，０６３号明細書中に記載されている。

典型的には、フルオロポリマー層は少なくとも約０．０１ミリメートル（ｍｍ）の厚みを有する。例えばフルオロポリマー層は、約０．０２ミリメートル〜約０．３ミリメートルの厚みを有していてよい。一実施形態において、フルオロポリマー層は、約０．０１ミリメートル〜０．０５ミリメートルの厚みを有していてよい。別の実施形態において、フルオロポリマー層は、約０．１ミリメートル〜約０．３ミリメートルの厚みを有していてよい。

ポリマー層はフルオロポリマー層の上にある。一実施形態において、ポリマー層は直接フルオロポリマー層と接している。ポリマー層は、熱可塑性プラスチックおよび熱硬化性プラスチックなどのポリマー材料を含む。例示的なポリマー材料は、ポリアミド、ポリアラミド、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリルポリマー、ジエンモノマーポリマー、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、フルオロポリマー、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリウレタン、熱可塑性プラスチックブレンドまたはそれらの任意の組合せを含んでいてよい。さらなるポリマー材料には、シリコーン、フェノール樹脂、ナイロン、エポキシ樹脂またはそれらの任意の組合せが含まれていてよい。一実施形態において、ポリマー層はポリ塩化ビニルを含む。一実施形態において、ポリマー層はポリウレタンを含む。一実施形態において、ポリマー材料は、例えば機械的特性、可燃性特性、接着性特性などを含めて、ＰＶＣまたはポリウレタンと類似の特性を有する。格納された流体またはその他の材料と接触するのに適したあらゆるポリマー層が想定されている。

ポリマー層は、意図された用途に特異的なその他の特性を有していてよい。例えば、ポリマー層は、その外観、耐摩耗性またはその他の物理的特性を変えるため、ポリマー充填剤、無機充填剤、金属充填剤またはそれらの任意の組合せを含んでいてよい。特定の一実施形態において、ポリマー層は、１つまたは複数のポリマー層がバリヤ構造の１つまたは複数の表面層である場合にその実施形態向けに具体的に意図された特性を有していてよい。例えば、それを任意の所望される色に着色してもよい。外観のためまたは表面摩擦を低くするためにそれをテクスチャード加工してもよい。一実施形態において、ポリマー材料は、下側にあるフルオロポリマーフイルムよりも強度または耐摩耗性が高く、こうして物理的応力面内でのバリヤ無欠性を維持するものであってよい。

典型的には、ポリマー層の厚みは少なくとも約０．１ミリメートルである。例えばポリマー層は、約０．２ミリメートル〜約２．０ミリメートル、例えば約０．２ミリメートル〜約１．５ミリメートル、例えば約０．２ミリメートル〜約１．０ミリメートルの厚みを有していてよい。

一実施形態において、強化層を使用してもよい。強化層は、構造に対し補強を提供するためバリヤ構造内部の任意の位置に配置されてよい。一実施形態において、強化層は、フルオロポリマー層とポリマー層との間に配置されていてよい。別の実施形態において、強化層は、ポリマー層の上にあってよい。一実施形態において、強化層はポリマー層内に実質的に埋込まれてよい。本明細書で使用する「実質的に埋込まれる」という用語は、強化層の全表面積の少なくとも２５％、例えば少なくとも約５０％、さらには１００％がポリマー層の中に埋込まれている強化層を意味する。一実施形態において、ポリマー層の少なくとも約２５％、またさらには約５０％、またさらには１００％がフルオロポリマー層と直接接触している。強化層は、バリヤ構造の補強特性を増大させるあらゆる材料であり得る。例えば、強化層は天然繊維、合成繊維またはそれらの組合せを含んでいてよい。一実施形態において、繊維は編布、レイドスクリム（ｌａｉｄ ｓｃｒｉｍ）、編組、織布または不織布の形をしていてよい。例示的な強化繊維としては、ガラス、アラミド類、ポリアミド類、ポリエステル類などが含まれる。一実施形態において、強化層は一部には、形成されたバリヤ構造の表面テクスチュアに対するその効果のために選択されてよい。強化層は、約５．０ｍｍ未満、例えば約２．０ｍｍ以下の厚みを有していてよい。

任意には、バリヤ構造はさらに、フルオロポリマー層とポリマー層との間に配置された接着剤層を含む。例示的な接着剤層は、それが直接接触する層の接着力を改善する。一実施形態において、接着剤層は、いかなる介在層も無くフルオロポリマー層とポリマー層との間に配置される。一実施形態において、接着剤層は、フルオロポリマー層と強化層との間に配置される。一実施形態において、強化層を実質的に接着剤層内に埋込むことができる。一実施形態において、接着剤層は強化層とポリマー層との間に配置される。一実施形態において、接着剤層はポリマー層と強化層との間、および強化層とフルオロポリマー層との間に配置される。

例示的な実施形態において、接着剤層は、熱可塑性材料または熱硬化性材料を含む。例えば、熱可塑性材料は、天然または合成起源の架橋性エラストマーポリマーなどの熱可塑性エラストマーを含んでいてよい。例えば、例示的なエラストマー材料には、シリコーン、天然ゴム、ウレタン、オレフィンエラストマー、ジエンエラストマー、オレフィンエラストマーとジエンエラストマーのブレンド、フルオロエラストマー、ペルフルオロエラストマー、イソシアネート、それらのブレンドまたは任意の組合せが含まれていてよい。詳細な実施形態において、接着剤層はポリウレタンを含む。市販の熱可塑性接着剤材料としてはＢｅｍｉｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓから入手可能なポリウレタン３２０６Ｄおよび３４１０が含まれる。さらなる実施形態では、接着剤層は約３００°Ｆ以下の溶融温度を有する熱可塑性材料を含む。一実施形態において、接着剤層は、約３５０°Ｆ以下、例えば約４００°Ｆ以下、例えば約４５０°Ｆ以下の溶融温度を有する熱可塑性材料を含む。一実施形態において、接着剤層は、約５００°Ｆ超の溶融温度を有する熱可塑性材料を含む。Ｃ処理されたフルオロポリマー表面に接着する例示的な接着剤材料は、参照により本明細書に援用されている米国特許第４，５４９，９２１号明細書中に記載されている。

別の実施形態において、接着剤層は、ポリフッ化ビニリデン−ポリ塩化ビニル（ＰＶＤＦ−ＰＶＣ）を含む。一実施形態において、接着剤層のＰＶＤＦおよびＰＶＣは、約５０／５０超、例えば約６０／４０超、例えば約７５／２５〜約９０／１０超またさらには７５／２５〜約８５／１５の重量比で存在する。

典型的には、接着剤層の厚みは、０．３ｍｍ未満、例えば約０．０３ｍｍである。例えば、接着剤層の厚みは約０．０１ミリメートル〜約０．１ミリメートルの範囲内にあってよい。

バリヤ構造１００の例示的な実施形態は、図１に示されている。バリヤ構造は、主要表面１０４を有するフルオロポリマー層１０２を含む。ポリマー層１０６は、フルオロポリマー層１０２の主要表面１０４の上にある。一実施形態において、バリヤ構造１００は、フルオロポリマー層１０２とポリマー層１０６との間に配置された強化層１０８を含んでいてよい。一実施形態において、バリヤ構造１００は、フルオロポリマー層と強化層との間に配置された接着剤層（図示せず）を含んでいてよい。

バリヤ構造２００の別の実施形態が図２に示されている。このバリヤ構造は、第１の主要表面２０４および第２の主要表面２０６を有するフルオロポリマー層２０２を含む。第１のポリマー層２０８は、フルオロポリマー層２０２の第１の主要表面２０４の上にある。一実施形態において、第２のポリマー層２１０はフルオロポリマー層２０２の第２の主要表面２０６の上にある。第１のポリマー層２０８および第２のポリマー層２１０は、同じ材料であっても異なる材料であってもよい。一実施形態において、バリヤ構造２００は、フルオロポリマー層２０２と第１のポリマー層２０８との間に配置された第１の強化層２１２を含んでいてよい。一実施形態において、バリヤ構造はさらに、フルオロポリマー層２０２と第２のポリマー層２１０との間に配置された第２の強化層２１４を含んでいてよい。第１の強化層２１２および第２の強化層２１４は同じ材料であっても異なる材料であってもよい。一実施形態において、バリヤ構造２００は、フルオロポリマー層と第１の強化層２１２および／または第２の強化層２１４との間に配置された接着剤層（図示せず）を含んでいてよい。第１の接着剤層および第２の接着剤層は同じ材料であっても異なる材料であってもよい。任意の数の層が想定されてよい。

別の例示的なバリヤ構造が図３に示されており、全体として３００と呼称されている。バリヤ構造は、フルオロポリマー層３０２と、その主要表面３０６の上にある接着剤層３０４とを含む。一実施形態においては、フルオロポリマー層３０２が接着剤層３０４と直接接触している。図３を見ればわかるように、強化層３０８は接着剤層３０４の主要表面３１０と直接接触する。ポリマー層３１２は、強化層３０８の主要表面３１４と直接接触する。さらなる一実施形態においては、第２の接着剤層（図示せず）がフルオロポリマー層３０２の第２の主要表面３１６と接触していてよい。第１の接着剤層および第２の接着剤層は同じ材料であっても異なる材料であってもよい。さらなる一実施形態において、バリヤ構造は、第２の接着剤層と接触して第２のポリマー層（図示せず）を含んでいてよい。第１のポリマー層および第２のポリマー層は同じ材料であっても異なる材料であってもよい。別のさらなる実施形態においては、第２の強化層（図示せず）が第２の接着剤層と第２のポリマー層との間にはさまれていてよい。第１の強化層と第２の強化層は同じ材料であっても異なる材料であってもよい。一実施形態においては、任意の数の層を想定してよい。

一実施形態において、バリヤ構造は、フルオロポリマー層を提供するステップを含む方法を通して形成してよい。典型的には、フルオロポリマー層を押出し、キャストまたはスカイブしてよい。さらに、提供されるフルオロポリマー層は、Ｃ処理してよい表面を有する。一実施形態において、この方法はさらに、フルオロポリマー層の表面をＣ処理するステップを含んでいる。上述の通り、Ｃ処理は、有機ガス雰囲気中のコロナ放電にフルオロポリマー層の少なくとも１つの表面を曝露するステップを含む。一実施形態において、有機ガス雰囲気には、アセトンまたはアルコールが含まれる。一実施形態において、有機ガスはアセトンである。典型的には、有機ガスは、窒素などの不活性ガスと混和される。この方法はさらに、ポリマー層を提供するステップを含む。一実施形態において、ポリマー層は、フルオロポリマー層の上にあり、１つまたは複数の介在層を全く伴わずに、フルオロポリマー層と直接接触する。ポリマー層は加工してもよい。ポリマー層特に熱可塑性ブラスチックの加工には、キャスト、押出しまたはスカイブが含まれていてよい。一実施形態においては、ポリマー層をエンボス加工、テクスチャード加工またはその他の形で表面処理して、低摩擦表面などの望ましい表面特性を作り出してもよい。強化層が存在する場合、一部には、例えば有効表面摩擦を削減するかもしれない表面テクスチュアに対して強化層が有する効果のために、それを選択してもよい。一実施形態において、層は典型的には約３５０°Ｆ以下の温度まで加熱されてバリヤ構造を形成する。一実施形態において、層は典型的には約３００°Ｆ以下の温度まで加熱されてバリヤ構造を形成する。

一実施形態において、バリヤ構造は強化層を含んでいてよい。フルオロポリマー層とポリマー層との間に強化層を配置する方法は、強化層ならびにそれが直接接触する層の材料により左右される。任意の適切な方法を想定してよい。例えば、ポリマー層を提供する前に、フルオロポリマー層とポリマー層との間に市販の材料を置いてよい。一実施形態においては、ポリマー層の内部に強化層を提供してよく、例えば市販の材料には、実質的にポリマー層内部に埋込まれた強化層が含まれていてよい。その後バリヤ構造を加熱することにより、層を接着してよい。

一実施形態において、バリヤ構造は接着剤層を含んでいてよい。例えば、接着剤層をフルオロポリマー層に適用し、その後ポリマー層に適用してよい。例えば、接着剤をポリマー層と強化層の両方に適用し、これらの層をその後フルオロポリマー層に適用してもよい。例えば、フルオロポリマー層上に直接接着剤層を押出し、溶融または積層してもよい。例えば任意の数のステップで、接着剤層を、接着剤層が溶融する温度まで溶融させるか、直接押出しするかまたはベルト積層させてよい。別の実施形態において、接着剤層をポリマー層に適用した後にフルオロポリマー層に適用してもよい。一実施形態においては、ポリマー層とフルオロポリマー層との間に接着剤層を押出しする方法を通して、バリヤ構造を形成してよい。

一実施形態において、接着剤層を液体状態でフルオロポリマー層に適用し、乾燥または硬化させてよい。一実施形態において、接着剤層は液体溶融状態にあってよく、その後冷却され凝固されてよい。フルオロポリマー層に接着剤層を接着させるために十分な温度で乾燥または硬化が行なわれてよい。例えば接着剤層は、水溶液中に懸濁したポリマー材料であってよい。別の実施形態において、接着剤層は、水溶液中に懸濁させたコロイドシリカであってよい。その後、接着剤層およびフルオロポリマー層をポリマー層に接着してよい。別の実施形態においては、接着剤層を液体状態でポリマー層に適用し、乾燥させるかまたは硬化させてよい。接着剤およびポリマー層を次にフルオロポリマー層に接着させてよい。

接着剤層の適用は典型的には、使用される材料に左右される。例えば、熱可塑性接着剤を１つのステップで適用し、ポリマー層はかなり後に適用してもよいし、または１回のパスの中で組立てを行なってよい。接着剤層が熱硬化性材料である場合、後に一体化される１つ以上の層に液体接着剤を適用した上で、組立ては１回のプロセスで行なわれる。熱硬化性接着剤を硬化させるために熱を使用してもしなくてもよい。

バリヤ構造がひとたび形成されると、構造を継ぎ合せプロセスに付してよい。一実施形態においては、２つ以上のバリヤ構造を継ぎ合せてよい。例えば、２つの構造の周縁端部領域を重複させて継ぎ合せプロセスを行うことで、典型的に１つの継目が生成される。ポリマー材料間の継目を提供するあらゆる継ぎ合せプロセスが想定される。典型的な継ぎ合せプロセスには熱処理が含まれる。一実施形態において、熱継ぎ合せプロセスは、バリヤ構造が劣化しない温度で行なわれる。一実施形態において、熱継ぎ合せプロセスは、典型的に約３００°Ｆ以下の温度で行なわれる。一実施形態において、継ぎ合せプロセスは約２５０°Ｆ以下の温度で行なわれる。一実施形態において、熱処理は約２５０°Ｆ〜約３５０°Ｆの温度である。一実施形態において、熱処理は、約３５０°Ｆ以下の温度である。一実施形態において、熱処理は約１８０°Ｆ超の温度である。一実施形態において、熱処理は約３８０°Ｆ以下の温度、例えば約１８０°Ｆ〜約３８０°Ｆの温度である。さらなる例示的な継ぎ合せ構築方法としては、高温空気継ぎ合せ、高周波数継ぎ合せ、ＲＦ溶接、縫製、高温プラテン継ぎ合せまたは粘着テープ継ぎ合せプロセスを用いたラップ継ぎ合せまたは突合せ継ぎ合せがある。一実施形態において、バリヤ構造は熱接着可能である。例示的な一実施形態においては、２つ以上のバリヤ構造を熱接着または溶接してよい。一実施形態において、バリヤ構造は典型的に、フルオロポリマー層の溶融温度を超えない温度で熱接着される。例えば、バリヤ構造は約３５０°Ｆ以下の温度、例えば約３００°Ｆ以下の温度で熱接着可能である。例示的な一実施形態においては、熱可塑性ポリマーをフルオロポリマー層の両方の表面上に配置して、バリヤ構造を熱（接触、高温空気など）またはＲＦ溶接方法によって自己接着させて、物品を製造してよい。

ひとたび形成されたならば、上記で開示したバリヤ構造の詳細な実施形態は有利にも、改良された化学的バリヤ特性および難燃性などの所望の特性を示す。一実施形態において、バリヤ構造は、ＡＳＴＭ Ｆ７３９に準じて測定した場合に、有害化学物質について約１時間超の化学物質浸透破過時間を有していてよい。一実施形態において、バリヤ構造は、ＡＳＴＭ Ｆ７３９に準じて測定した場合に、有害化学物質について約３時間超の化学物質浸透破過時間を有していてよい。さらなる一実施形態において、バリヤ構造は、ＡＳＴＭ Ｆ７３９に準じて測定した場合に、ＮＦＰＡ１９９１が定める化学物質浸透規格を満たす。例えば、バリヤ構造はアセトン、アセトニトリル、アンモニアガス、１，３−ブタジエン、二硫化炭素、塩素ガス、ジクロロメタン、ジエチルアミン、ジメチルホルムアミド、酢酸エチル、酸化エチレン、ヘキサン、塩化水素ガス、メタノール、塩化メチルガス、ニトロベンゼン、水酸化ナトリウム、硫酸、テトラクロロエチレン、テトラヒドロフランおよびトルエンなどの有害化学物質についてＡＳＴＭ Ｆ７３９に準じて測定した場合にＮＦＰＡ１９９１が第７．２．１項に定める化学物質浸透規格を満たす。化学物質破過時間は、浸透速度が０．１μｇ／ｃｍ^２／分に達するかまたはこれを超える点として定義される。

一実施形態において、バリヤ構造は、ＡＳＴＭ Ｆ１３５８の３秒の火炎曝露構成要素内で発火しないような難燃性を有する。さらなる実施形態において、バリヤ構造は、ＮＦＰＡ１９９１が定める難燃性規格を満たす。例えば、バリヤ構造は、スーツ素材が初期の３秒の曝露期間中に発火せず、１００ｍｍ（４インチ）超の距離を燃焼せず、１０秒間超の間燃焼を持続せず、後続する１２秒の曝露期間中に流動または滴下することで明らかになる溶融を起こさない、すなわち溶融が無いことを定める、ＡＳＴＭ Ｆ１３５８に準じて測定した場合にＮＦＰＡ１９９１が第７．２．２項に定める難燃性規格を満たす。

例示的な一実施形態において、バリヤ構造は、所望の破裂強度および穿刺伝播引裂き抵抗を示してよい。例えば、バリヤ構造は、ＡＳＴＭ Ｄ７５１中のリング挟持方法に準じてテストした場合に少なくとも約２００Ｎの破裂強度を有していてよい。詳細には、破裂強度は、約２００Ｎ超、例えば約３００Ｎ超、例えば約５００Ｎ超またさらには約６００Ｎ超であってよい。一実施形態において、バリヤ構造は、ＡＳＴＭ Ｄ２５８２に準じてテストされた場合に、約４９Ｎ超の穿刺伝播引裂き抵抗を有していてよい。詳細には、穿刺伝播引裂き抵抗は、ＡＳＴＭ Ｄ２５８２に準じて測定した場合に、約６０Ｎ超、例えば約１００Ｎ超、さらには約１５０Ｎ超であってよい。

一実施形態において、バリヤ構造は、継ぎ合せされた場合に、所望の継目強度を示してよい。例えばバリヤ構造は、ＡＳＴＭ Ｄ７５１に準じて測定した場合に、約１５ｌｂ／ｉｎ超、例えば約２５ｌｂ／ｉｎ、またさらには約４０ｌｂ／ｉｎ超の継目強度を有していてよい。

一実施形態において、バリヤ構造は、所望の冷間曲げモーメントを示してよい。詳細には、冷間曲げモーメントは、ＡＳＴＭ Ｄ７４７に準じてテストした場合に−２５℃で約０．０５０Ｎｍ以下、例えば約０．０２５Ｎｍ以下、またさらには約０．０１０Ｎｍ以下であってよい。

一実施形態において、バリヤ構造は、所望の引張り強度を示してよい。例えばバリヤ構造は、ＡＳＴＭ Ｄ７５１に準じてテストした場合に、少なくとも約１．５ｋＮ／ｍ、例えば少なくとも約３．０ｋＮ／ｍの引張り強度を有していてよい。例示的な一実施形態において、バリヤ構造は、ＡＳＴＭ Ｆ７３９に準じて測定した場合の有害化学物質について約１時間超の化学物質浸透抵抗およびＡＳＴＭ Ｄ７５１により測定した場合の少なくとも約２００Ｎの破裂強度の両方を有する。例示的な一実施形態において、バリヤ構造は、ＡＳＴＭ Ｆ７３９に準じて測定した場合の有害化学物質について約１時間超の化学物質浸透抵抗およびＡＳＴＭ Ｄ７５１により測定した場合の少なくとも約３．０ｋＮ／ｍの引張り強度の両方を有する。

上述の層で作られたバリヤ構造は、数多くの利用分野を有していてよい。一実施形態において、バリヤ構造は、熱可塑性ポリマーで表面仕上げされてよい。上述の通り、バリヤ構造では容易に継目を作ることができ、かくして一般にそのバリヤ特性を活用したさまざまな物品に製造するのに適したものとなっている。比較的低い温度での継ぎ合せ方法により付与されている製造上および材料選択上の融通性は、フルオロポリマーフイルムの化学的バリヤ特性と組合わさって、数多くの潜在的市場に対し新たに寄与するものである。

利用分野としては、例えば、上述の破裂強度、引張り強度、引裂き抵抗、化学物質浸透抵抗および／または難燃性などの特性が所望される場合の用途が含まれる。例えば、化学的および／または生物学的抵抗性をもつ材料が所望される場合、このバリヤ構造を使用してよい。一実施形態において、例示的なバリヤ構造には、シェルター、ライナー、防具、衣服および流体格納システムが含まれる。この構造は同様に、想定されている任意の詳細な利用分野に求められるその他の特性も有していてよい。

一実施形態においては、スーツおよびソフトシェルターなどの保護用物品が、このバリヤ構造から作られる。保護用物品は、有害化学物質に対して詳細な実施形態が有する低い浸透性を利用している。例示的な一実施形態において、保護用物品は、ＡＳＴＭ Ｆ７３９により測定した場合に有害化学物質について約１時間超の化学物質浸透抵抗と、ＡＳＴＭ Ｆ１３５８により測定された場合の３秒の火炎曝露において無発火という耐炎性の両方を有する。ＮＦＰＡ１９９１などの工業規格および仕様書において記されている通りに、耐炎性および機械的特性などのその他の特性が典型的に所望される。

携帯式個人水分補給システムなどの格納物品を、全体的または部分的にこれらのバリヤ構造で製造してよい。このような物品は、収納されている流体を保護するために化学的バリヤ特性を活用する一方で、内部表面仕上げポリマー層が飲料水と接触するのに適している限り、表面ポリマー層は外観または性能のために必要とされる通りに選択されてよい。

例えば潜在的に有害な化学的または生物学的材料の輸送目的など、化学的または生物学的バリヤ特性が必要とされるあらゆる状況において、その他の格納用物品を想定することができる。

実施例１
例示的なバリヤ構造を製造する。フルオロポリマー層は、製品ＤＦ１７００ＤＢに類似したＳａｉｎｔ Ｇｏｂａｉｎ社製の約１．０ミルのフイルムである。フルオロポリマー層は、両側でＣ処理されている。厚み約１．０ミルのイソシアネート接着剤フイルムの接着剤層が、フルオロポリマーの第１の主要表面と第２の主要表面の両面にある。接着剤層上に、難燃性横糸が挿入されたニットポリエステルの強化層（厚み約３．０ミル）を置く。市販のＰＶＣのポリマー層が、強化層および接着剤層上にある。

バリヤ構造をＮＦＰＡ１９９１が求める主要な機械特性のいくつか（化学物質浸透性、破裂強度、穿刺伝播、継目強度および耐炎性）についてテストし、容易に合格した。結果は表１に示されている。

フルオロポリマーの特性およびポリマー層用のポリマー材料の選択により、構造を、ＮＰＦＡ１９９１が定める通りの可燃性要件に合格させることが可能となる。さらに、フルオロポリマーの特性により、構造を、ＮＦＰＡ１９９１が定める通りの化学物質浸透要件に合格させることが可能となる。

実施例２
例示的なバリヤ構造を製造する。フルオロポリマー層は、Ｓａｉｎｔ Ｇｏｂａｉｎ社から得た１．０（公称）ミル（０．００１０’’）のフイルム（製品ＤＦ１７００ＤＢ）である。フルオロポリマー層は、Ｃ処理されている。接着剤層は、厚み２ミルのポリウレタンメルト接着材フイルムである（Ｂｅｍｉｓ ３２０６）。ポリマー層は、透明で光沢仕上げの市販のＰＶＣである。

この組合せを、約５０ｐｓｉで６０秒間プレス内で組合せた。フルオロポリマーと接着剤間でフルオロポリマーフイルムの降伏強さを上回る持続的接着強度を得るため、接着剤層をＦＥＰについては約３００°Ｆの温度までそしてＰＦＡ側については約３５０°Ｆの温度まで加熱することができる。（フルオロポリマーフイルム降伏強さは約２．０ｌｂ／ｉｎｃｈであり、したがって、剥離中、フルオロポリマーは不可逆的に大幅に伸長されるかまたは引裂される）。２５０°ＦからＰＶＣに対する優れた接着が観察される。これらの条件下ではＰＶＣは溶融しないと思われることから、積層を１ステップで達成することができる。

実施例３
以下の変更を加えた上で実施例２からの条件を用いてバリヤ構造を製造する。「ＳＴ−３４７７ポリウレタン」は（Ｓｔｅｖｅｎｓ Ｕｒｅｔｈａｎｅから得た）ポリマー層であり、上述の通り、最初にＢｅｍｉｓ ３２０６接着剤をＤＦ１７００ＤＢに接着し、その後ポリウレタンポリマー層をより低い温度および圧力（２５ｐｓｉ）で別個のステップで接着剤に対し積層する。３００°Ｆの温度で加熱しポリウレタンを幾分か溶融させることで優れた接着が結果としてもたらされる。

実施例４
完全な機械的試験のために以下の材料の試験片を作る。フルオロポリマー層は１．０ミルのＣ処理されたＤＦ１７００ＤＢである。接着剤層は、２．０ミルの厚みのポリウレタンＢｅｍｉｓ ３２０６である。１つのバリヤ構造について、基板層は、つや消し仕上げを有し重量１２、硬度「３Ｈ」のＰｌａｓｔｉｃ Ｆｉｌｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）である。第２のバリヤ構造については、ポリマー層は、つや消し仕上げを有し重量１２、硬度「２Ｓ」のＰｌａｓｔｉｃ Ｆｉｌｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）である。これら２つの構造をベルト上で作る。条件は温度３５０°Ｆ、速度３ｆｔ／分（長さ１’の加熱した３枚のプラテン上）であり、軽いニップ圧をプラテンの下流側に加える。

ＮＦＰＡ１９９１により要求されている主要な機械的特性のいくつか（破裂、引裂伝播、冷間曲げモーメント）について２つのバリヤ構造をテストし、容易に合格した。結果は表２に示されている。

フルオロポリマーの特性およびポリマー層用のポリマー材料の選択により、構造を、ＮＰＦＡ１９９１が定める通りの可燃性要件に合格させることが可能となる。さらに、フルオロポリマーの特性により、構造を、ＮＦＰＡ１９９１が定める通りの化学物質浸透要件に合格させることが可能となる。

実施例５
２つの例示的な構造を作製する。フルオロポリマー層はＰＶＤＦであり、接着剤層として重量比８０／２０のＰＶＤＦ／ＰＶＣを伴う。ポリマー層はＰＶＣであり、後続する層はポリエステルでコーティングされたＰＶＣファブリック（Ｓｅａｍａｎ ８０２８）である。接着剤層中におよびポリマー層として使用されるＰＶＣは、第１のバリヤ構造についてはＧｅｏｎ（登録商標）５５２であり、第２のバリヤ構造についてはＧｅｏｎ（登録商標）５７６である。ＰＶＤＦフイルムを、厚み２ミルのＭｅｌｉｎｅｘ Ｓ担体（サイズ２×４インチ）上にキャストする。ＰＶＤＦ配合ラテックスの塗膜を２回塗布し、２５０°Ｆで２分間乾燥させ、４００°Ｆで３０秒間融合させる。ＰＶＤＦ／ＰＶＣ結束層（ｔｉｅ ｌａｙｅｒ）をＰＶＤＦ層に適用し、上述の通りに乾燥かつ融合させる。フリーディップでＰＶＣ層を適用し、２５０°Ｆで２分間乾燥させる。この層を乾燥ステップ中に融合させる。このフイルムを、３００°Ｆのフットプレス内で（１分、４０ｐｓｉｇ）、ＰＶＣをコーティングしたファブリックに接着する。第１のバリヤ構造は結果として良好な接着を示す。第２のバリヤ構造は、ＰＶＣでコーティングしたファブリックに対し優れた接着を示すが、ＰＶＣポリマー層は亀裂を発生させる。

実施例６
異なるＰＶＤＦ／ＰＶＣ比および希釈したポリマー層を用いて多数のバリヤ構造を調製する。フルオロポリマー層はＰＶＤＦであり、接着剤層はＰＶＤＦ／ＰＶＣであり、ポリマー層はＧｅｏｎ（登録商標）５７６からのＰＶＣである。ＰＶＤＦ／ＰＶＣ比は８０／２０、８５／１５および９０／１０である。ＰＶＤＦのフイルムを、２層フリーディッピングし、２５０°Ｆで２分間乾燥させ、３９０°〜４００°Ｆで３０秒間融合させることで、厚み２ミルのＭｅｌｉｎｅｘ Ｓ担体（サイズ２×４インチ）上にキャストする。ＰＶＤＦ／ＰＶＣ結束層を上述の通りにＰＶＤＦ層に塗布し、乾燥させ、融合させる。フリーディップによりＰＶＣ層を塗布し、２５０°Ｆで２分間乾燥させる。この層を、乾燥ステップ中に融合させる。このフイルムを、３５０°Ｆのフットプレス内で（１分間、４０ｐｓｉｇ）、ＰＶＣをコーティングしたファブリックに接着し、２枚の厚み５ミルのＫａｐｔｏｎ ＨＮフイルムの間に置く。あらゆる場合において、フイルムの接着はその引張り強度を上回る。

実施例７
パイロットタワー上で、ＰＶＤＦのフルオロポリマー層、重量比８０／２０のＰＶＤＦ／ＰＶＣ接着剤層およびＰＶＣのポリマー層からなるバリヤ構造を生産する。使用される担体は、幅１０インチで５ミルのＫａｐｔｏｎ ＨＮである。運転条件は、乾燥ゾーン設定点２５０°Ｆ；融合ゾーン設定点４００°Ｆ；ウェブ速度７ｆｐｍ；バーサイズ２８（溝付き）である。バリヤ構造を次に、ポリエステルでコーティングしたＰＶＣ（Ｓｅａｍａｎ ８０２８）に接着する。この場合、コーティングしたＰＶＣファブリックに対するフイルムの接着はフイルム強度を上回らない。

実施例８
フルオロポリマー上にＣ処理を用いたバリヤ構造をＳａｉｎｔ Ｇｏｂａｉｎから入手する（製品ＤＦ１１００）。このバリヤ構造は、ポリウレタン（Ｂｅｍｉｓ ６３２９）および液体シリコーンゴムなどの材料に対し良好な接着力を示す。

実施例９
フルオロポリマー層は、Ｓａｉｎｔ Ｇｏｂａｉｎから入手可能な１．０（公称）ミルのフイルム、ＤＦ１７００ＤＢである。フルオロポリマー層は、片側または両側がＣ処理されている。（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓから入手可能な）Ａｄｃｏｔｅ ３３１の接着剤層を、Ｃ処理された１つまたは複数の層上に湿潤厚み３ミルでコーティングし、１００℃で５分間乾燥させる。接着剤層上にＳＴ−３４４７熱可塑性ポリウレタン（Ｓｔｅｖｅｎｓ Ｕｒｅｔｈａｎｅより入手可能）のポリマー層をカレンダー加工する。接着剤層を１２０°Ｆで２４時間硬化させ、次に一週間エージングした後、Ｃ処理されたフルオロポリマー表面からのポリウレタンの剥離強度は２ｌｂ／ｉｎｃｈ超である。

実施例１０
フルオロポリマー層は、Ｓａｉｎｔ Ｇｏｂａｉｎから入手可能な１．０（公称）ミルのフイルム、ＤＦ１７００ＤＢである。フルオロポリマー層は、片側または両側がＣ処理されている。（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓから入手可能な）Ａｄｃｏｔｅ ３３１の接着剤層を、Ｃ処理された１つまたは複数の層上にコーティングする。接着剤を５分間１００℃で乾燥させ、次に２４時間１２０℃で硬化させ、非粘着性の表面を残す。１週間後に、ＳＴ−３４４７熱可塑性プラスチックポリウレタン（Ｓｔｅｖｅｎｓ Ｕｒｅｔｈａｎｅより入手可能）のポリマー層を、プレス（３２０°Ｆ、１分間、５０ｐｓｉ）内で、硬化された接着剤コーティング表面に対して積層させる。翌日測定した剥離強度は２．１６ｌｂ／ｉｎｃｈであった。

以上で開示した主題は、制約的なものではなく例示的なものとみなされるべきであり、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲内に入るあらゆる修正、強化およびその他の実施形態を網羅するように意図されている。したがって、本発明の範囲は、法律により許容されている最大限度で、以下の特許請求の範囲およびその等価物の許容可能な最も広い解釈によって決定されるべきであり、上述の詳細な説明により制約または制限を受けるものではない。

Claims (15)

1. − 主要表面を有し、前記主要表面がＣ処理されているフルオロポリマー層と；
   − 前記フルオロポリマーの前記主要表面の上にあるポリマー層と；
   を含むバリヤ構造において、ＡＳＴＭ Ｆ７３９により測定された場合に有害化学物質について約１時間超の化学物質浸透破過検出時間を有する、バリヤ構造。
2. 前記主要表面が、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシ修飾ＰＴＦＥ、テトラフルオロエチレンとペルフルオロプロピルビニルエーテル（ＰＦＡ）のコポリマーまたはそれらのブレンドを含むＣ処理可能なフルオロポリマーである、請求項１に記載のバリヤ構造。
3. ポリマー材料がポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含む、請求項１または２に記載のバリヤ構造。
4. 前記ポリマー材料がポリウレタンを含む、請求項１または２に記載のバリヤ構造。
5. 前記フルオロポリマー層と前記ポリマー層との間に配置された強化層をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のバリヤ構造。
6. 前記フルオロポリマー層と前記ポリマー層との間に配置された接着剤層をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のバリヤ構造。
7. 前記フルオロポリマー層が前記ポリマー層の前記主要表面と直接接触している、請求項１〜４のいずれか一項に記載のバリヤ構造。
8. 熱接着可能である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のバリヤ構造。
9. 防護服、保護シェルターまたは格納システムである、請求項１〜８のいずれか一項に記載のバリヤ構造。
10. バリヤ構造を形成する方法において、
    − 第１の主要表面および第２の主要表面を有するフルオロポリマー層を提供するステップであって、前記フルオロポリマーの少なくとも前記第１の主要表面がＣ処理されているステップと；
    − 前記フルオロポリマー層の前記第１の主要表面の上にあるポリマー層を提供するステップと；
    を含む方法。
11. 前記バリヤ構造を約３５０°Ｆ以下の温度まで加熱するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記フルオロポリマーの前記第１の主要表面をＣ処理により処理するステップをさらに含む、請求項１０または１１に記載の方法。
13. 前記フルオロポリマー層と前記ポリマー層との間に配置された強化層を提供するステップをさらに含む、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記ポリマー層を提供する前に接着剤層を提供するステップをさらに含む、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 約３００°Ｆ以下の温度での熱処理を介して物品を継ぎ合せるステップをさらに含む、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の方法。