ОГНЕЗАЩИТНЫЙ ВОЛОКНИСТЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 1994 года по МПК A62B17/00 A62D5/00 A41D31/02 

Изобретение относится к производству огнезащитных материалов с высокой отражающей способностью и может быть использовано при изготовлении одежды для защиты от огня, высоких температур и воздействия теплового излучения.

Определяющую роль в процессе нагрева защитной одежды при пожаре играет излучение пламени. Нагрев одежды происходит также за счет конвективного теплообмена, обусловленного движением газовой среды. Перенос тепла в одежде осуществляется теплопроводностью. Поэтому материал для защитной одежды пожарного должен обладать способностью отражать максимально возможную долю излучения, падающего на его поверхность, иметь минимальную воздухопроницаемость и теплопроводность.

Известен огнезащитный волокнистый материал с металлизированной поверхностью на волокнистой основе [1] . В качестве волокнистой основы используют основу из стекловолокна.

Известный материал фирмы Bristol Uniforms используют для изготовления теплозащитной одежды малой массы, применяемой при тушении пожаров. Такой материал обеспечивает защиту пожарного в определенном температурно-временном диапазоне, однако время защитного действия из-за быстрого нагрева в зоне высоких температур остается недостаточным для выполнения требуемого объема работ по ликвидации пожара.

Известно также применение хлопчатобумажных, льняных, вискозных, полиамидных, кремнеземных, кварцевых, смесовых, стеклотканей, тканей на основе ароматических полимеров, асбестовых тканей и нетканых материалов, натуральной и искусственной кож с металлизированным покрытием, в том числе нанесенным на полимерную пленку, предназначенным для отражения излучения, падающего на поверхность одежды. Все эти материалы при условии одного типа металлизированной поверхности обладают высокой отражающей способностью, но разной воздухопроницаемостью и теплопроводностью в зависимости от вида ткани, ее строения, толщины, поверхностной плотности, пористости и объемного веса.

Ближайшим аналогом настоящего изобретения является огнезащитный волокнистый материал с металлизированной поверхностью на основе вискозной ткани. При этом в качестве металлизированной поверхности используют алюминиевую поверхность.

Такую алюминизированную вискозную ткань используют для изготовления теплозащитной одежды малой массы, применяемой при тушении пожаров. Известный материал сохраняет свою структуру в пламени с температурой 900^оС, однако время защитного действия остается недостаточным для выполнения необходимого объема работ при ликвидации пожара.

Целью изобретения является повышение защитных свойств материала за счет понижения теплопроводности при одновременном снижении его массы.

Для этого в материале, выполненном из волокнистой основы с металлизированной поверхностью, волокнистая основа выполнена из неорганических или органических волокон и/или нитей, заполненных воздухом на 10-70% . При этом химические неорганические или органические волокна и/или нити волокнистой основы выполнены полыми или пористыми, профилированными или непрофилированными.

Огнезащитный волокнистый материал в качестве волокнистой основы содержит текстильную ткань, трикотаж или нетканый материал, при этом волокнистая основа может быть выполнена 2-4-слойной.

Наружный металлизированный слой материала выполняют из металлической фольги или из полимерной пленки с металлизированным покрытием или наносят любым известным методом на волокнистую основу.

Металлизацию волокнистой основы осуществляют алюминием, хромом или никелем и обеспечивают заявленному огнезащитному материалу высокую отражающую способность (до 90% ).

Теплозащитный волокнистый слой должен иметь малую теплопроводность, быть легким, пористым, достаточной толщины. Структура теплоизоляционного слоя должна обеспечить сравнительную неподвижность заключенного в нем воздуха. Наличие в волокнистом теплоизоляционном слое возможно большего количества неподвижного воздуха, являющегося плохим проводником тепла, способствует повышению изоляционной способности материала. Поэтому теплоизоляционный материал должен быть возможно более рыхлым и пористым для увеличения содержания в нем сравнительно неподвижного воздуха и сохранять заданную толщину в процессе эксплуатации одежды.

Известно, что для улучшения теплоизоляционной способности материала при его изготовлении используют различные волокна и нити, в т. ч. в различных смесях и сочетаниях между собой, при широком варьировании структурных характеристик материала, его толщины, поверхностной плотности, пористости, объемного веса. При этом удается повысить теплозащитные свойства материала и одежды, однако значительное улучшение теплозащитных свойств достигают за счет увеличения толщины материала и, следовательно, его массы, что отрицательно влияет на эксплуатационные характеристики защитной одежды.

Известен волокнистый защитный материал, выполненный из нитей и/или волокон полых или пористых, профилированных или непрофилированных [3] .

Однако такой материал, обладая низкой теплопроводностью, не может быть использован для одежды пожарного, так как не обладает необходимой отражающей способностью.

Повышение защитных свойств материала достигают за счет совокупности высокой отражающей способности наружного слоя и низкой теплопроводности изолирующей волокнистой основы.

В предлагаемом огнезащитном волокнистом материале волокнистую основу выполняют на основе волокон и/или нитей с модифицированной формой поперечного сечения, а именно на основе пустотелых (полых или пористых) волокон и/или нитей профилированных или непрофилированных, заполненных воздухом на 10-70% , т. е. на основе волокон и/или нитей с коэффициентом заполнения воздухом Q = 0,1-0,7 (Q = s/S, где s - площадь поперечного сечения волокна или элементарной нити, заполненная воздухом; S - общая площадь поперечного сечения волокна или элементарной нити).

Исходя из требований к стабильности свойств и технологичности волокон и нитей предпочтительным является заполнение воздухом на 20-40% при Q = 0,2-0,4.

Данное изобретение обеспечивает значительное повышение защитных свойств и снижение массы материала для защитной одежды.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами его осуществления.

П р и м е р 1. Огнезащитный волокнистый материал с металлизированной поверхностью на волокнистой основе получают путем соединения алюминизированной полиэтилентерефталатной пленки (толщина металлизированного покрытия 0,04 мкм) с тканью из стеклянных пустотелых непрофилированных нитей, заполненных воздухом на 40% (толщина основы 0,3 мм). Из полученного материала шьют защитную одежду, которую затем используют для проведения работ по определению времени защитного действия.

Результаты испытаний предлагаемого материала представлены в таблице.

П р и м е р 2. Огнезащитный волокнистый материал с металлизированной поверхностью на волокнистой основе получают путем соединения алюминизированной полиэтилентерефталатной пленки (толщина металлизированного покрытия 0,05 мкм) с тканью из стеклянных пустотелых непрофилированных нитей, заполненных воздухом на 10% . Из полученного материала шьют защитную одежду, которую затем используют для проведения работ по определению времени защитного действия.

Результаты испытаний предлагаемого материала представлены в таблице.

П р и м е р 3. Огнезащитный волокнистый материал с металлизированной поверхностью на волокнистой основе получают аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что используют ткань из стеклянных пустотелых непрофилированных нитей, заполненных воздухом на 70% .

Результаты испытаний материала представлены в таблице.

П р и м е р 4. Огнезащитный волокнистый материал с металлизированной поверхностью получают путем соединения хромированной полиимидной пленки (толщина хромированного покрытия 0,04 мкм) с трикотажным полотном (толщина полотна 0,9 мм), выполненным из вискозных пустотелых непрофилированных нитей, заполненных воздухом на 20% .

Результаты испытаний предложенного материала представлены в таблице.

П р и м е р 5. Огнезащитный волокнистый материал с металлизированной поверхностью получают аналогично примеру 4 с той лишь разницей, что волокнистая основа выполнена двухслойной (толщина каждого слоя 0,9 мм).

Результаты испытаний представлены в таблице.

П р и м е р 6. Огнезащитный волокнистый материал с металлизированной поверхностью получают аналогично примеру 4 с той лишь разницей, что волокнистая основа выполнена четырехслойной. При этом толщина последовательно расположенных слоев, начиная с верхнего, следующая: 0,5, 0,3, 3,0 и 0,3 мм.

Результаты испытаний представлены в таблице.

П р и м е р 7. Огнезащитный волокнистый материал с металлизированной поверхностью получают путем напыления алюминия в вакууме на ткань из вискозных полых непрофилированных нитей, заполненных воздухом на 20% (толщина основы 0,9 мм).

Результаты испытаний представлены в таблице.

П р и м е р 8. Огнезащитный волокнистый материал с металлизированной поверхностью на волокнистой основе получают путем соединения алюминиевой фольги (толщина фольги 20 мкм) с нетканым материалом из полиамидных пористых профилированных шерстоподобных волокон, заполненных воздухом на 30% .

Результаты испытаний представлены в таблице.

П р и м е р 9 (по прототипу). Огнезащитный волокнистый материал с металлизированной поверхностью получают путем напыления алюминия в вакууме на ткань (толщина основы 0,9 мм) из вискозных непрофилированных нитей.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Из таблицы следует, что предлагаемый огнезащитный материал в сравнении с материалом-прототипом обеспечивает увеличение времени защитного действия и снижение массы защитной одежды: максимальное увеличение времени защитного действия в 3,1 раза при незначительном снижении массы (пример 6), минимальное увеличение времени защитного действия на 16% при снижении массы в 2 раза (пример 2). Предлагаемый огнезащитный материал (пример 7), наиболее близкий к материалу-прототипу, обеспечивает увеличение времени защитного действия в 1,7 раза и снижение массы на 20% . (56) 1. FITECH. Int. Egnip. Guide Eneergency Serv. Tunbridge Weels, 1980, 65.

2. Close proximity fire suit, Fire Prot, 1982, т. 45, N 536, 21.

3. Патент СS N 256959, кл. D 06 M 17/00, 1989.

Сущность изобретения: в огнезащитном волокнистом материале, выполненном на волокнистой основе с металлизированной поверхностью, волокнистую основу выполняют из неорганических или органических волокон и/или нитей, заполненных воздухом на 10 - 70% . При этом волокна и/или нити выполнены полыми или пористыми, профилированными или непрофилированными. В качестве волокнистой основы он содержит текстильную ткань, трикотажное волокно или нетканный материал в виде 2 - 4 слойного материала. 6 з. п. ф-лы.

1. ОГНЕЗАЩИТНЫЙ ВОЛОКНИСТЫЙ МАТЕРИАЛ, состоящий из волокнистой основы, выполненной из волокон и/или нитей, с нанесенным на ее поверхность металлизированным покрытием, отличающийся тем, что волокна и/или нити выполнены пустотелыми и заполненными воздухом на 10 - 70% . 2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что металлизированное покрытие выполнено в виде хромированной полиимидной пленки или алюминиевой фольги, или в виде напыленного слоя алюминия. 3. Материал по п. 1, отличающийся тем, что волокнистая основа содержит химические неорганические или органические волокна и/или нити. 4. Материал по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что пустотелые волокна и/или нити выполнены полыми или пористыми. 5. Материал по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что полые или пористые волокна и/или нити выполнены профилированными. 6. Материал по пп. 1 - 5, отличающийся тем, что в качестве основы он содержит текстильную ткань, трикотажное полотно или нетканый материал. 7. Материал по пп. 1 - 6, отличающийся тем, что волокнистая основа содержит 2 - 4 волокнистых слоя.