用于選擇性多光譜反射的雕刻復(fù)合材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一般涉及偽裝材料，并且更具體地涉及幾何雕刻的織物，其控制電磁光譜 的可見(jiàn)帶、熱帶、nIR帶、SWIR帶、和微波/毫米（RF)帶的反射和透射。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 由獵人和軍事使用的偽裝材料一般提供電磁（EM)光譜的可見(jiàn)光部分的偽裝性 質(zhì)。最近對(duì)軍事偽裝的改善已經(jīng)將性質(zhì)擴(kuò)展到nIR部分和短波紅外（SWIR)。由于使用在中 波紅外（MWIR)和長(zhǎng)波紅外（LWIR)EM帶中操作的熱成像傳感器的增加，軍事用戶(hù)已經(jīng)在這 些傳感器帶中尋求增強(qiáng)的保護(hù)。
[0004] 用于實(shí)現(xiàn)熱帶中的偽裝性能的常規(guī)方法通常在EM光譜的可見(jiàn)和nIR帶中產(chǎn)生較 高的反射。同樣，在可見(jiàn)和nIR帶中的性能通常增加了在熱帶中的檢測(cè)。因此，還沒(méi)有在 單個(gè)構(gòu)建體中控制通過(guò)這些不同EM光譜帶的反射、透射和吸收性質(zhì)的有效多光譜（可見(jiàn)、 nIR、SWIR、MWIR、LWIR、RF)解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可用于形成雕刻板的復(fù)合材料。該復(fù)合材料包含不 對(duì)稱(chēng)膨脹型聚四氟乙烯（ePTFE)層疊體、金屬化層、ePTFE膜層和織物層。不對(duì)稱(chēng)ePTFE層 疊體含有具有第一微結(jié)構(gòu)的ePTFE膜和具有第二微結(jié)構(gòu)的第二ePTFE膜。任選地，該ePTFE 層疊體含有具有第三微結(jié)構(gòu)的第三ePTFE膜。在示例性實(shí)施方式中，第一和第三微結(jié)構(gòu)是 "開(kāi)放的"并且第二微結(jié)構(gòu)是"緊閉的"。開(kāi)放的微結(jié)構(gòu)可被定義為具有比緊閉的微結(jié)構(gòu)中 的孔徑大的孔徑。第一 ePTFE膜形成復(fù)合材料的外層。金屬化層可以是沉積在第二ePTFE 膜上的金屬?；蛘?，金屬化層可以是金屬化基材或粘附到第二ePTFE膜的不同金屬層?？?物是透氣的并且可選自織造、針織或非織造材料。另外，第一 ePTFE膜可在其上具有含有至 少一種著色劑的涂料組合物?？蛇x擇著色劑以實(shí)現(xiàn)電磁光譜的可見(jiàn)區(qū)和/或nIR區(qū)中需要 水平的反射。該復(fù)合材料也可包含含有具有開(kāi)放的微結(jié)構(gòu)的第四ePTFE膜和具有緊閉的微 結(jié)構(gòu)的第五e(cuò)PTFE膜的第二ePTFE層疊體。第四ePTFE膜也形成復(fù)合材料的外層，并且可 在其上具有含有至少一種著色劑的涂料組合物。具有有色的外ePTFE膜層的復(fù)合材料是雙 面式的。雙面式復(fù)合材料的一側(cè)可顯示林地特征而相反的一側(cè)可顯示沙漠特征。
[0006] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供雕刻板，其包含（1)復(fù)合材料和（2)具有幾何構(gòu)型的 多個(gè)雕刻片。各雕刻片含有鉸接的片部分。在施加張力之后，至少一部分鉸接的片部分呈 現(xiàn)開(kāi)放的構(gòu)型。在一個(gè)開(kāi)放的構(gòu)型中，相對(duì)于復(fù)合膜，鉸接的片部分呈現(xiàn)非線性三維構(gòu)象。 可調(diào)節(jié)鉸接的片部分的"開(kāi)放"度、鉸接的片部分開(kāi)放的角度、和通過(guò)施加張力打開(kāi)的鉸接 的片部分的數(shù)量以實(shí)現(xiàn)需要的反射。使用含位于隨機(jī)或圖案取向中的雕刻片的雕刻板可設(shè) 計(jì)光譜帶反應(yīng)并使空間反應(yīng)偏轉(zhuǎn)，并且在一些情況中可得到漫射透光。根據(jù)施加的張力的 量，可打開(kāi)雕刻片以揭示鉸接的片部分的背面。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，鉸接的片部分的背 面含有與正面不同的發(fā)射率。雕刻片可以重疊、反轉(zhuǎn)的方式取向以形成基本鉸鏈系統(tǒng)。另 外，雕刻片可形成含有一個(gè)反轉(zhuǎn)雕刻片和兩個(gè)非反轉(zhuǎn)雕刻片（相對(duì)于反轉(zhuǎn)雕刻片）的基本 片單元。同樣，雕刻片可形成含有兩排或更多排的區(qū)塊圖案，其中各排包含一個(gè)反轉(zhuǎn)的雕刻 片和兩個(gè)非反轉(zhuǎn)的雕刻片。此外，雕刻片可形成具有重復(fù)圖案的六邊形區(qū)塊。
[0007] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供覆蓋物，其包含（1)基底材料和（2)至少一種固定在 基底材料上的雕刻板。該雕刻板包含多個(gè)雕刻片，其在施加張力之后呈現(xiàn)非線性、三維開(kāi)放 構(gòu)象?？梢匀魏畏较蛳蚋采w物施加張力?；撞牧峡梢允?，例如，網(wǎng)材料、機(jī)織織物、非機(jī)織 織物或織物層疊體。雕刻板中可包含縫合空隙，使得存在非雕刻邊緣以允許雕刻板和基底 材料結(jié)合在一起。雕刻板的尺寸可以小于基底材料。由于雕刻板的尺寸不夠大，由于覆蓋物 有坡度而產(chǎn)生的張力導(dǎo)致雕刻片打開(kāi)需要數(shù)量的開(kāi)口，而沒(méi)有來(lái)自操作者的其他干擾。另 外，覆蓋物可具有任何幾何形狀。在一個(gè)實(shí)施方式中，基底材料和雕刻板的形狀基本上是正 方形或長(zhǎng)方形。在一個(gè)實(shí)施方式中，基底材料和雕刻板縫合在一起或者在所有四個(gè)邊緣周 圍相連。在一個(gè)替代性實(shí)施方式中，基底材料和雕刻板在3個(gè)邊緣處連接，從而可翻轉(zhuǎn)覆蓋 物。雕刻板可包含本文所述的復(fù)合材料。
[0008] 本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式是提供包含多個(gè)具有合適尺寸和形狀的雕刻板的服裝， 使得雕刻板的成形片可互相固定以形成所需的服裝。在一個(gè)實(shí)施方式中，成形的雕刻板片 被縫合到底層的干式潛水服?？赏ㄟ^(guò)向縫合處施用防水密封劑或防水帶使縫合處呈現(xiàn)出防 水性。雕刻片在施加張力之后呈現(xiàn)非線性、三維構(gòu)型。另外，雕刻板可包含本文所述的復(fù)合 材料。
[0009] 附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0010] 考慮到以下本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明，特別是結(jié)合附圖，可以更詳細(xì)地了解本發(fā)明的優(yōu) 點(diǎn)，其中：
[0011] 圖1是用于形成本發(fā)明的至少一個(gè)示例性實(shí)施方式的雕刻板的復(fù)合材料的示意 圖；
[0012] 圖2是本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的雕刻片的示意圖，其中鉸接的片部分的高 度與雕刻片的高度基本相同；
[0013] 圖3是本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施方式的雕刻片的示意圖，其中鉸接的片部分的 高度低于雕刻片的高度；
[0014] 圖4是本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的含有重疊的、反轉(zhuǎn)的雕刻片的基本鉸鏈系 統(tǒng)的不意圖；
[0015] 圖5是本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的含有與兩個(gè)非反轉(zhuǎn)雕刻片重疊的反轉(zhuǎn)的 雕刻片的基本片單元的示意圖；
[0016] 圖6是按照本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式可用于形成雕刻板的含有至少3個(gè)與非 反轉(zhuǎn)片重疊的反轉(zhuǎn)雕刻片的區(qū)塊圖案的示意圖；
[0017] 圖7是圖6所示的區(qū)塊圖案的隨機(jī)取向的示意圖；
[0018] 圖8是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的雕刻板的示意圖；
[0019] 圖9是本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的具有重復(fù)圖案的雕刻片的六邊形區(qū)塊的 示意圖；
[0020] 圖10是由圖9的六邊形區(qū)塊形成的部分雕刻板的示意圖；
[0021] 圖11是本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的具有開(kāi)放的鉸接片的雕刻板的示意圖；
[0022] 圖12是由本發(fā)明的至少一個(gè)示例性實(shí)施方式的雕刻板形成的覆蓋物的示意圖；
[0023] 圖13是由本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的雕刻板形成的干式潛水服的示意圖；
[0024] 圖14是本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的雙層不對(duì)稱(chēng)ePTFE膜的示意圖；并且
[0025] 圖15是本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施方式的三層不對(duì)稱(chēng)ePTFE膜的示意圖；
[0026] 圖16A是本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的其上具有織物的雙層不對(duì)稱(chēng)ePTFE膜的 示意圖；
[0027] 圖16B是本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的其上具有織物的三層不對(duì)稱(chēng)ePTFE膜的 示意圖；
[0028] 圖17是本發(fā)明至少一個(gè)示例性實(shí)施方式的雙面式覆蓋物的示意圖；并且
[0029] 圖18是本發(fā)明的至少一個(gè)示例性實(shí)施方式的雙面式復(fù)合材料的示意圖。
[0030] 發(fā)明詳沐
[0031] 除非另有限定，在此使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)的含義均與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員的通常理解一致。雖然可采用與本文所述類(lèi)似或等同的任何方法和材料實(shí)施或 測(cè)試本發(fā)明，但本文描述優(yōu)選的方法和材料。
[0032] 在圖中，為了清晰起見(jiàn)，放大了線、層和區(qū)域的厚度。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)描述一個(gè)元件 (如層、區(qū)、基材或板）在另一元件"之上"時(shí)，該元件可以直接位于另一元件上，或者可存在 插入元件。同樣，當(dāng)描述一個(gè)元件"相鄰于"另一元件時(shí)，該元件可以直接相鄰于另一元件， 或者可存在插入元件。
[0033] 雖然限定本發(fā)明寬泛范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似值，但是具體實(shí)施例中列出的 數(shù)值是盡可能準(zhǔn)確記錄的。然而，任何數(shù)值不可避免地包含由其各自測(cè)量過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的誤 差所必然造成的誤差。在圖中，為了清晰起見(jiàn)，放大了線、層和區(qū)域的厚度。
[0034] 應(yīng)理解本文參考膨脹型聚四氟乙烯（ePTFE)是為了易于描述。然而，應(yīng)理解任意 合適的膨脹型含氟聚合物膜可與本申請(qǐng)內(nèi)的ePTFE互換使用。可膨脹含氟聚合物的非限 制性例子包括但不限于膨脹型PTFE、膨脹型改性PTFE、膨脹型PTFE共聚物、氟化乙烯丙烯 (FEP)和全氟烷氧基共聚物樹(shù)脂（PFA)。可膨脹的PTFE摻混物、可膨脹的改性PTFE和膨脹 型PTFE共聚物已申請(qǐng)了專(zhuān)利，諸如但不限于Branca的美國(guó)專(zhuān)利第5, 708, 044號(hào)；Bail lie 的美國(guó)專(zhuān)利第6, 541，589號(hào)；Sabol等的美國(guó)專(zhuān)利第7, 531，611號(hào)；Ford的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第 11/906, 877號(hào)；和Xu等的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第12/410, 050號(hào)。包含聚合材料如聚烯烴（例如， 聚丙烯和聚乙烯）、聚氨酯和聚酯的多孔膜被認(rèn)為在本發(fā)明的范圍內(nèi)，前提是該聚合材料可 經(jīng)加工形成多孔或微孔膜結(jié)構(gòu)。
[0035] 參考圖1，其顯示了用于形成本發(fā)明的雕刻板的復(fù)合材料10。該復(fù)合材料10由不 對(duì)稱(chēng)膨脹型聚四氟乙烯（ePTFE)層疊體20形成，其中層疊體的內(nèi)側(cè)之上具有金屬化層30。 本文所用的"不對(duì)稱(chēng)"表示層疊體結(jié)構(gòu)包含多層ePTFE，其中至少一個(gè)ePTFE層具有與第二 ePTFE層的微結(jié)構(gòu)不同的微結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施方式中，不對(duì)稱(chēng)多孔層疊體20在貫穿ePTFE 膜層形式結(jié)構(gòu)的厚度上包含多個(gè)區(qū)。例如，多層ePTFE不對(duì)稱(chēng)層疊體20可在貫穿結(jié)構(gòu)的厚 度上包含多個(gè)區(qū)，其中ePTFE膜層中的至少兩個(gè)具有不同的微結(jié)構(gòu)。在不對(duì)稱(chēng)層疊體20具 有至少3個(gè)ePTFE膜層的實(shí)施方式中，ePTFE膜層中的兩個(gè)可具有相同的微結(jié)構(gòu)，前提是至 少一個(gè)ePTFE膜層具有不同的微結(jié)構(gòu)。在所有情況中，膨脹型ePTFE層疊體20具有ePTFE 膜的"內(nèi)"層和ePTFE膜的"外"層。ePTFE膜的"外"層通常形成最終產(chǎn)品的外表面。應(yīng)理 解術(shù)語(yǔ)"ePTFE層"和"ePTFE膜層"可在本文中互換使用。該復(fù)合材料10可以是不透明且 高度反射性的。術(shù)語(yǔ)" ePTFE層"和" ePTFE膜層"可在本文中互換使用。
[0036] 現(xiàn)在參考圖14,其顯示了雙層不對(duì)稱(chēng)層疊體100。該雙層不對(duì)稱(chēng)層疊體100含有具 有第一微結(jié)構(gòu)的第一 ePTFE膜層25和具有第二微結(jié)構(gòu)的第二ePTFE膜層35。ePTFE的微 結(jié)構(gòu)的特征在于由原纖維相互連接的節(jié)點(diǎn)。第一 ePTFE膜層25的第一微結(jié)構(gòu)與第二ePTFE 膜層35的第二微結(jié)構(gòu)之間的差異可能由以下原因造成，例如，孔徑差異、節(jié)點(diǎn)和/或原纖維 幾何形狀或尺寸的差異和/或密度差異。例如，較大的平均原纖維長(zhǎng)度表示更"開(kāi)放的"微 結(jié)構(gòu)（即，較大的孔徑）和較低的泡點(diǎn)。相反地，較短的原纖維長(zhǎng)度表示更"緊閉的"微結(jié)構(gòu) (即，較小的孔徑）和較高的泡點(diǎn)。盡管所采用的在不對(duì)稱(chēng)層疊體100內(nèi)實(shí)現(xiàn)不同微結(jié)構(gòu)的 機(jī)制，第一 ePTFE膜層25具有比第二ePTFE膜層35的第二微結(jié)構(gòu)更"開(kāi)放"的微結(jié)構(gòu)。在 圖14所示的實(shí)施方式中，第一 ePTFE膜層25被認(rèn)為具有"開(kāi)放"的微結(jié)構(gòu)并且第二ePTFE 膜層35被認(rèn)為具有"緊閉"的微結(jié)構(gòu)。第一 ePTFE膜層25形成最終產(chǎn)品的外表面。本文 所用的術(shù)語(yǔ)"開(kāi)放"與"緊閉"相反，表示"開(kāi)放"的微結(jié)構(gòu)的孔徑比"緊閉"的微結(jié)構(gòu)的孔徑 大，如表征孔徑的泡點(diǎn)或任意合適的方式所示。
[0037] 在另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，不對(duì)稱(chēng)ePTF