ОГНЕЗАЩИТНЫЙ ПАКЕТ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОДЕЖДЫ Российский патент 1996 года по МПК A41D27/02 A41D31/02 

Изобретение относится к одежде, предназначенной для пожарных.

Известен огнезащитный пакет материалов для одежды, содержащий материал верха, подкладку и прокладку, состоящую из текстильного слоя с наружной и внутренней сторонами, содержащего термостойкие волокна, и водонепроницаемой, но газопроницаемой пленки, одной ее стороной прикрепленной в отдельных точках к наружной стороне текстильного слоя, а другой контактирующей с внутренней стороной материала верха /ЕР, 0364370, кл. D 06 N 7/00, 1990/. Свободно установленная между материалом верха и подкладкой прокладка формирует дополнительные объемы воздуха с этими деталями. Воздушные объемы играют роль дополнительных изоляционных слоев и способствуют приданию одежде огнезащитных свойств.

Однако одним из недостатком такого технологического решения является то, что изготовитель защитной одежды в процессе ее производства должен соединять вместе три отдельных элемента: наружную поверхность или материал верха одежды, упомянутую выше специальную защитную прокладку и обычную подкладку. Это обстоятельство делает процесс производства такой одежды относительно дорогостоящим.

Цель изобретения создание водонепроницаемой и "дышащей" композицитной подкладки для защитной одежды, которая при ее использовании в производстве специальной огнезащитной одежды обеспечивает при сопоставимом расходе термостойких материалов улучшенные свойства и более высокие характеристики по сравнению со свойствами и характеристиками, получаемыми при использовании одной или нескольких прокладок, позволяя при этом существенно упростить процесс производства защитной одежды и заметно сократить соответствующие затраты. Такая подкладка должна также иметь высокую устойчивость к истиранию и образованию комков.

Поставленная цель достигается тем, что в огнезащитном пакете материалов для одежды, содержащем материал верха, подкладку и прокладку, состоящую из текстильного слоя с наружной и внутренней сторонами, содержащего термостойкие волокна, и водонепроницаемой, но газопроницаемой пленки, одной ее стороной прикрепленной в отдельных точках к наружной стороне текстильного слоя, а другой контактирующей с внутренней стороной материала верха, подкладка представляет собой слой усиленного нетканого материала, соединенного с внутренней стороной текстильного слоя посредством простегивания с образованием единого полотна.

Кроме того, поставленная цель достигается тем, что слой усиленного нетканого материала представляет собой вязально-прошивной материал, а также тем, что вязально-прошивной материал содержит дополнительные нити, тем, что нетканый материал усилен трикотажем, тем, что нетканый материал усилен трикотажем, содержащим дополнительную уточную нить, тем что текстильный слой из термостойких волокон представляет собой простеганный нетканый материал, тем, что текстильный слой содержит арамидные волокна, тем, что текстильный слой содержит дополнительно волокна шерсти, тем, что пленка выполнена гидрофильной, тем, что пленка выполнена микропористой, тем, что пленка выполнена на основе полимера политетрафторэтилена /PTIE/, тем, что пленка выполнена на основе полиуретана с азотсодержащими и фосфорсодержащими добавками, придающими ему огнеупорные свойства, тем, что усиленный нетканый материал состоит из смеси волокон шерсти и термостойких волокон, тем, что усиленный нетканый материал выполнен из волокон шерсти, обладающих огнестойкими свойствами, тем, что усиленный нетканый материал выполнен на основе модакрилового волокна, а водонепроницаемая, но газопроницаемая пленка приклеена в отдельных точках к наружной стороне текстильного слоя посредством клеевого состава, способного к структурированию при полимеризации.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен вид в разрезе подкладки, соединенной с прокладкой и образующей единое полотно, называемое композитной подкладкой.

На фиг. 2 представлен вид в разрезе подкладки, соединенной с прокладкой и материалом верха.

На фиг. 3 представлен общий вид защитной одежды, содержащей подкладку и прокладку в соответствии с предлагаемым изобретением.

Огнезащитный пакет материалов для одежды содержит материал верха 1 подкладку 2 и прокладку, состоящую из текстильного слоя 3 с наружной и внутренней сторонами, содержащего термостойкие волокна, и водонепроницаемой, но газопроницаемой пленки 4, одной ее стороной прикрепленной в отдельных точках к наружней стороне текстильного слоя 3, а другой контактирующей с внутренней стороной материала верха 1.

Текстильный слой 3 из термостойких волокон главным образом предназначен для придания прокладке огнеупорных и огнезащитных свойств. Этот слой предпочтительно состоит из войлока, рыхлого холста или дутого нетканого материала и характеризуется структурой малой плотности, то есть заключающей в себе при заданной массе термостойких волокон достаточно большое количество воздуха. Предпочтительно выполнить этот слой из простроченного нетканого материала.

Известны различные типы волокон, обладающих по своей природе свойствами термостойкости и могущих вследствие этого быть использованными для изготовления этого защитного слоя. Хорошие результаты могут быть получены при использовании волокон арамидного семейства, например, полиамидных или полиимидных волокон. Прекрасные результаты дает также использование смеси обработанных для придания огнеупорности или не подвергавшихся подобной обработке волокон шерсти со специальными термостойкими волокнами. В этом случае предпочтительная весовая пропорция волокон шерсти в смеси заключена в диапазоне от 30% до 50% Наилучшие результаты дает смесь, содержащая 40% шерсти.

В качестве термостойких волокон при изготовлении упомянутого выше слоя могут быть также использованы волокна из мета- или параарамида, полиамида-имида, полиакрилата, полибензимидазола, окси полиакрилнитрила, полисульфида фенилена, полиэфирных соединений FR-вискозы, FR-хлопка, а также фенольных композиций и других химических соединений. Может быть использована также смесь из этих термостойких волокон.

Эти волокна могут быть термостойкими по самой своей природе, либо они могут быть подвергнуты специальной обработке для придания им соответствующих свойств после их изготовления. Например, волокна шерсти могут быть обработаны растворами на основе гексафторцирконата калия (K₂Z₂F). В этом последнем случае могут быть также использованы вискозные, поливинилхлоридные или полиэфирные полиестр волокна.

Этот термостойкий слой может, например, представлять собой простроченный слой нетканого материала на основе термостойких полиамид-имидных волокон, составленного из волокон длиной от 40 до 60 мм с линейной плотностью от 2,2 до 3 децитекс.

Таким образом, при удельной плотности в 200 г/м² и толщине порядка 4 мм этот термостойкий войлок содержит в своем объеме от 40 до 50% воздуха, заключенного между волокнами, и демонстрирует превосходные теплоизоляционные свойства как по отношению к холоду, так и по отношению к огню.

Пленка 4 является водонепроницаемой, но "дышащей", то есть она непроницаема для воды в жидком состоянии, но свободно пропускают в обоих направлениях пары воды и углекислый газ. Она обладает водоотталкивающими свойствами или представляет отталкивающий эффект по отношению к жидким углеводородам, кислотам, щелочам или растворителям.

Возможны различные способы практической реализации пленки 4. Это может быть, например, гигроскопичная пленка на основе полиэфирных волокон. Это может быть также микропористая пленка на основе полиуретана или пленка на основе политетрафторэтилена /PTFE/. В предпочтительном варианте выполнения она представляет собой пленку на основе полиуретана, обработанную для придания огнестойкости путем добавок азотсодержащих и фосфорсодержащих компонентов.

Пленка 4 прикрепляется к текстильному слою из термостойких волокон 3 предпочтительно путем точечного приклеивания, которое дает ей возможность сохранить способность "дышать" и обеспечивает удовлетворительный объем и достаточную мягкость и гибкость образованной таким образом структуры.

Существует достаточно большое число способов, позволяющих осуществлять склеивание подобного типа. Для этого можно использовать термопластичные полимеры, такие, например, как полиамиды, полиэфиры, полиуретан, меламин-формальдегидные смолы, карбамид-формальдегидные смолы, эпоксидные смолы, многофункциональные этиленимины и многие другие соединения.

При этом предпочтительным является использование способа склеивания, при котором используемый термоадгезивный полимер сам по себе является негорючим. Добавление к используемому полимеру трехокиси хлорида сурьмы дает возможность придать ему это важное в данном случае качество.

Точки будущей склейки намечаются нанесением клеевого состава в виде пасты или порошка на текстильный термостойкий слой 3 или на слой пленки 4. Последующие соединения этих двух слоев осуществляется обычным образом на прессе.

Можно также использовать линию трафаретного нанесения точек или капель пасты клеевого состава в разжиженном состоянии с последующим использованием линии каландрирования. И вообще, в данном случае пригодным может оказаться любой из известных способов склейки дискретным образом, то есть не по всей поверхности склеиваемых друг с другом полотен.

Один из возможных способов такой несплошной склейки состоит в том, что с помощью перфорированного цилиндра класса 23 отверстия на квадратный сантиметр наносится клеевая паста на полимерной основе на одну из склеиваемых поверхностей, причем в предпочтительном варианте эта паста должна наноситься на текстильный слой из термостойких волокон 3.

Эту пасту наносят на одну из склеиваемых поверхностей со скоростью от 15 до 20 м/мин в количестве примерно 30 г/м³ в увлажненном состоянии, после чего на выходе из печи, отрегулированной на температуру 130^oС, получают сухой вес примерно от 10 до 12 г/м², сразу же на выходе из печи накладывают на обработанное клеевым составом полотнище микропористую пленку при помощи охлаждаемого каландра. При помощи последующей термической обработки при температуре 150^oС в течение одной минуты получают окончательную полимеризацию клеевого состава и готовую склейку.

Затем после выдержки в состоянии покоя в течение 24 часов композитная структура из текстильного слоя термостойких волокон и пленки приобретает требуемые качества.

Cклеивание может быть также выполнено путем введения клеевого состава во вспененном виде между слоем термостойких волокон 3 и пленкой 4.

Еще один способ нанесения точечного клеевого слоя 5 состоит в распылении жидкого клеевого состава на полимерной основе, например, полиуретана, с помощью пульверизатора. Нанесение клеевого состава способом пульверизации осуществляется предпочтительно только на одну из склеиваемых поверхностей. При этом склеиваемые поверхности соединяются друг с другом с помощью каландрирования.

Можно также получить точечный клеевой слой 5 путем распыления полимеризующегося препарата "HottMet", имеющего температуру применения от 80 до 110^oС. Этот препарат распыляют на слой термостойких волокон 3 или на слой пленки 4 с помощью батареи обычных пульверизационных пистолетов. Затем склеиваемые поверхности накладывают друг на друга при помощи холодного каландрирования.

Нанесенный таким образом клеевой слой точечного расположения в количестве от 6 до 10 г/м² полимеризуется в течение 24 часов и позволяет получить достаточно прочное склеивание полотнищ, устойчивое к чистке и стирке при обеспечении необходимой мягкости и гибкости полученного композитного материала.

Для реализации точечного клеевого слоя 5 можно также прибегнуть к использованию термоклеящихся пленок или сеток, на которые с одной стороны накладывается слой термостойких волокон 3, а с другой стороны пленка 4. Склеивание происходит после обработки на прессе или даже на обычном каландре.

Композитный материал из войлока на основе термостойких волокон 3 и пленки 4 демонстрирует хорошие водоотталкивающие свойства и хорошую сопротивляемость огню. Однако слой термостойких волокон имеет слабую сопротивляемость истиранию. По этой причине такая подкладка на защитной одежде будет недостаточно комфортабельной и будет иметь тенденцию к сваливанию в комки.

Вообще считается, что соединение обычного текстильного слоя подкладки с упомянутой выше композитной структурой способствует повышению комфорта и увеличению ее механической прочности, но несколько снижает огнезащитные свойства и делает производство защитной одежды более трудоемким.

Подкладка 2 представляет собой слой усиленного нетканого материала, она соединяется с внутренней стороной текстильного слоя 3 посредством простегивания с образованием единого полотна, которым можно свободно манипулировать, резать, сшивать, склеивать и производить другие операции при помощи тех же способов и технологий, что и с обычным одиночным текстильным полотном.

В предпочтительном варианте выполнения этот слой усиленного нетканого материала 2 сам по себе является устойчивым к теплу и к пламени (имеется в виду тепло конвективного и лучистого характера). Этот слой может быть образован, например, смесью специальных термостойких волокон и шерсти или вискозы. Предпочтительная пропорция шерсти в такой смеси составляет от 50% до 80% а наилучшие результаты дает пропорция в 60%
Все типы термостойких волокон, упомянутые выше в качестве пригодных для формирования текстильного слоя теплозащиты 3, могут также быть использованы при создании слоя 2 усиленного нетканого материала.

Плотное присоединение слоя 2 усиленного нетканого материала к текстильному слою термостойких волокон 3 позволяет получить композитную подкладку с характеристиками единого полотна. На фиг. 1, 2, 3 композитная подкладка обозначена позицией 6. Слой 2 усиленного нетканого материала может быть вязально-прошивным, то есть изготовленным по известной технологии шитья-вязания.

В соответствии с этой технологией иглы с клапанами или с поршнями пронизывают текстильный холст и формируют колонки петель из пучков волокон холста или с привнесенными нитями. В соответствии с прочностью на растяжение и устойчивостью к истиранию, которые желательно придать вязально-прошивному нетканому материалу 2, это образование петель осуществляется с использованием консолидирующей нити или без нее. В тех случаях, когда используется консолидирующая нить, она может представлять собой сплошную непрерывную нить или ниточки волокон. Предпочтительный материал консолидирующей нити - арамидное волокно.

Эта технология известна, например, под фирменными названиями "MALIVLIES", "MALITT", "ARAHNE", "МALIMO", "SCHUSSPOL" и некоторыми другими.

Усиленный нетканый материал может также содержать трикотажное полотно, сформированное через нетканый холст. В этом случае колонки петель, сформированные привнесенными нитями, связаны между собой, что придает им наибольшее сцепление, и вследствие этого в совокупности придает наибольшее сцепление с подкладкой. Такая технология усиления сама по себе известна под фирменным названием "RASCHEL VLIES".

Этот трикотаж по преимуществу является протканным, то есть нетканый материал, усиленный нитями трикотажных петель, включает слой параллельных уточных нитей, вложенных в ряды петель с одной стороны полотнища нетканого материала. Эти уточные нити по преимуществу являются сами по себе термостойкими.

По общему правилу текстильный слой 3 из термостойких волокон и слой 2 усиленного нетканого материала соединяются друг с другом перед наклеиванием водонепроницаемой "дышащей" пленки 4 на текстильный слой 3.

Прежде всего, простегиванием формируется войлок для создания текстильного слоя из термостойких волокон.

В то же время формируется предварительно простеганный холст, который пропускается через швейно-трикотажную машины для образования шито-трикотажного слоя 2.

Затем текстильный слой 3 и слой 2 усиленного нетканого материала соединяются друг с другом простегиванием на соответствующей машине обычного типа.

Полученный таким образом композитный материал имеет несколько больший объем при одинаковом весе единицы площади материала по сравнению с композицией из простроченного (простеганного) войлока и обычной ткани и обеспечивает вследствие этого наилучшие изоляционные и огнезащитные свойства.

И наконец, водонепроницаемая и "дышащая" пленка 4 приклеивается в отдельных точках к текстильному слою 3 из термостойких волокон.

Можно также несколько усовершенствовать и упростить этот процесс производства композитного материала, реализуя на швейно-трикотажной машине формирование слоя 2 усиленного нетканого материала, а затем соединяя его простегиванием с текстильным слоем термостойких волокон, не простеганным предварительно. В этом случае текстильный слой термостойких волокон простегивается одновременно с его соединением с усиленным слоем 2 нетканым материалом.

Cлой 2 усиленного нетканого материала приятен на ощупь и имеет хорошую сопротивляемость истиранию, а также устойчив к образованию комков даже после продолжительной эксплуатации, чистки и стирки. Таким образом, этот материал вполне пригоден для того, чтобы образовать внутренний слой огнезащитной одежды, и придает композитной подкладке в соответствии с предлагаемым изобретением необходимые комфортные качества и устойчивость к истиранию.

Можно использовать одну и ту же композицию волокон как для создания текстильного термостойкого слоя 3, так и для реализации слоя 2 усиленного нетканого материала.

В качестве примера можно отметить, что водонепроницаемость композитной подкладки для огнезащитной одежды в соответствии с предлагаемым изобретением такова, что позволяет ей выдерживать давление столба воды высотой 7000 мм.

Ниже приведены основные тексты, которые позволяют проверить способность композитной подкладки "дышать" и ее непроницаемость для воды и жидких углеводородов.

Входное давление воды (гидростатическое сопротивление) измеряется в соответствии с Федеральным Стандартом 191, метод 5512 (MULIEN), без наружной ткани или подкладки обычного типа. При таком измерении нами получена величина гидростатического сопротивления 650 кПа, в то время как величина 310 кПа считается вполне достаточной для обеспечения практически полной водонепроницаемости при любой погоде.

Способность упомянутой выше композитной конструкции "дышать" определяется путем измерения сопротивления пропусканию водяного пара в соответствии с нормой ДИН 54 101, часть 1. Такие измерения дают величину сопротивления прохождению водяного пара на уровне 0,185 м²бар/вт. Согласно той же упомянутой выше норме величина этого сопротивления менее 0,200 является достаточной для того, чтобы обеспечить удовлетворительное "дыхание" материала.

Химическая стойкость материала измеряется в соответствии с нормой NFS 74302 и непроницаемость для кислот, щелочей и жидких углеводородов превышает 90%
Индекс конвективной защиты от пламени с температурой 1050^oС в соответствии с нормой ASTM 4 108 дает значение этого защитного индекса (TPP) на уровне 40 секунд при использовании наружной ткани PBI-параарамид 40/60 плотностью 250 г/м³, тогда как обычная защитная кожаная куртка, традиционно используемая пожарными многих стран, характеризуется защитным индексом на уровне 12 секунд при том, что такая куртка в 2-4 раза тяжелее аналогичной по покрою куртки, выполненной с использованием композитного текстильного материала в соответствии с предлагаемым изобретением.

Композитная защитная подкладка в соответствии с предлагаемым изобретением благодаря простоте использования при изготовлении швейных изделий позволяет реализовать любые типы защитных изделий. С ее использованием могут быть изготовлены куртки, перчатки, капюшоны, брюки, комбинезоны и т. п. Швы, которые необходимы для изготовления подкладки таких видов защитной одежды, например, на рукавах, воротниках и т. д. предпочтительно должны быть покрыты герметичными полосками. Это позволяет повысить герметичность и водонепроницаемость защитной одежды.

В процессе изготовления защитной одежды композитная подкладка в соответствии с предлагаемым изобретением предпочтительно устраивается свободной относительно ткани верха упомянутой одежды и по возможности съемной, что позволяет прибегать к различным видам обработки для чистки самой подкладки, с одной стороны, и верха защитной одежды, с другой стороны.

Сущность изобретения: огнезащитный пакет материалов для одежды содержит материал верха, подкладку и прокладку, состоящую из текстильного слоя с наружной и внутренней сторонами, содержащего термостойкие волокна и водонепроницаемую, но газопроницаемую пленку, одной своей стороной прикрепленной в отдельных точках к наружной стороне текстильного слоя, а другой контактирующей с внутренней стороной материала верха, при этом подкладка представляет собой слой усиленного нетканного материала, соединенного с внутренней стороной текстильного слоя посредством простегивания с образованием единого полотна. 15 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Огнезащитный пакет материалов для одежды, содержащий материал верха, подкладку и прокладку, состоящую из текстильного слоя с наружной и внутренней сторонами, содержащего термостойкие волокна, и водонепроницаемой, но газопроницаемой пленки, одной ее стороной приклеенной в отдельных точках к наружной стороне текстильного слоя, а другой контактирующей с внутренней стороной материала верха, отличающийся тем, что подкладка представляет собой слой усиленного нетканого материала, соединенного с внутренней стороной текстильного слоя посредством простегивания с образованием единого полотна. 2. Пакет по п.1, отличающийся тем, что слой усиленного нетканого материала представляет собой вязально-прошивной материал. 3. Пакет по п.2, отличающийся тем, что вязально-прошивной материал содержит дополнительные нити. 4. Пакет по п.1, отличающийся тем, что нетканый материал усилен трикотажем. 5. Пакет по п.4, отличающийся тем, что нетканый материал усилен трикотажем, содержащим дополнительную уточную нить. 6. Пакет по п.1, отличающийся тем, что текстильный слой из термостойких волокон представляет собой простеганный нетканый материал. 7. Пакет по пп.1 и 6, отличающийся тем, что текстильный слой содержит арамидные волокна. 8. Пакет по пп.1 7, отличающийся тем, что текстильный слой содержит дополнительно волокна шерсти. 9. Пакет по пп.1 8, отличающийся тем, что пленка выполнена гидрофильной. 10. Пакет по пп.1 8, отличающийся тем, что пленка выполнена микропористой. 11. Пакет по пп.1 8, отличающийся тем, что пленка выполнена на основе полимера политетрафторэтилена /PTIE/. 12. Пакет по пп.1 8, отличающийся тем, что пленка выполнена на основе полиуретана с азотсодержащими и фосфорсодержащими добавками, придающими ему огнеупорные свойства. 13. Пакет по пп.1 12, отличающийся тем, что усиленный нетканый материал состоит из смеси волокон шерсти и термостойких волокон. 14. Пакет по пп.1 12, отличающийся тем, что усиленный нетканый материал выполнен из волокон шерсти, обладающих огнестойкими свойствами. 15. Пакет по пп.1 12, отличающийся тем, что усиленный нетканый материал выполнен на основе модакрилового волокна. 16. Пакет по пп.1 15, отличающийся тем, что водонепроницаемая, но газопроницаемая пленка приклеена в отдельных точках к наружной стороне текстильного слоя посредством клеевого состава, способного к структурированию при полимеризации.