ПАКЕТ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ТЕПЛОЗАЩИТНОЙ ОДЕЖДЫ Российский патент 1997 года по МПК A62B17/00 A41D13/00 

Изобретение относится к конструкции пакета материалов для теплозащитной одежды и может быть использовано при изготовлении одежды, защищающей от огня, интенсивного теплового излучения и высокой температуры в процессе тушения пожара.

Теплозащитная одежда должна обеспечивать защиту работающего в ней человека от открытого пламени, теплового излучения, высокой температуры, жидких и газообразных веществ.

Теплозащитная одежда должна иметь высокую отражающую способность, огнестойкость, термостойкость и теплоемкость, низкую теплопроводность, сохранять физико-механические свойства при высоких температурах, иметь небольшую массу, защищать тело человека от ожогов, быть непроницаемой для жидкостей и газов, обеспечивать гигиенические условия в пододежном пространстве.

Определяющую роль в процессе нагрева теплозащитной одежды при пожаре (при подходе человека к очагу горения, нахождении внутри очага горения и выходе из него) играет излучение пламени. Внутри очага горения нагрев одежды происходит также и за счет конвективного теплообмена, обусловленного движением газовой среды. Перенос тепла в одежде осуществляется теплопроводностью. Нагрев воздушной прослойки между внутренней поверхностью теплозащитной одежды и наружной поверхностью нательной одежды человека осуществляется за счет естественной конвекции и излучения.

Данная совокупность физических явлений определяет динамику изменения температур в различных слоях теплозащитной одежды.

Ближайшим аналогом настоящего изобретения является пакет материалов для теплозащитной одежды пожарного, состоящий из наружной части, выполненной из неорганических волокнистых материалов, и внутренней части, выполненной из органических волокнистых материалов. Наружная часть пакета материалов состоит из внешнего слоя кремнеземной ткани, металлизированной с наружной стороны, и последовательно размещенных за внешним слоем трехслойных систем, каждая из которых содержит два слоя кремнеземной ткани и слой муллитокремнеземистого волокнистого материала между ними. Внутренняя часть пакета материалов состоит из трех последовательно размещенных за наружной частью слоев, первый из которых выполнен из кожевенного спилка, второй слой из чистошерстяного войлока, третий слой из хлопчатобумажной ткани.

Теплозащитная одежда, изготовленная из указанного, взятого за прототип, пакета материалов, позволяет сократить время тушения сложных пожаров.

Однако вследствие технического прогресса, возникновения новых экстремальных условий, в том числе в связи с крупными авариями и чрезвычайными ситуациями, усложненными пожарами, и возросших требований к теплозащитной одежде по повышению уровня безопасности и защиты недостатками известной теплозащитной одежды являются ограниченное (в пределах 3 мин) время ее защитного действия при работе человека непосредственно в очаге пламени в диапазоне температур до 1500^oC и, следовательно, относительно низкая эффективность использования при ликвидации сложных пожаров на различных объектах. Опыт борьбы с крупными пожарами в зданиях и сооружениях различного назначения, а также на открытых технологических площадках показывает, что теплозащитная одежда должна обеспечить защиту работающего от открытого пламени и теплового излучения при выполнении работы в зоне факела пламени, где температура достигает 1200-1500^oC.

Для обеспечения выполнения работ в указанных условиях теплозащитная одежда и пакет материалов для ее изготовления должны соответствовать следующим требованиям: иметь высокую отражающую способность, огнестойкость, термостойкость и теплоемкость, низкую теплопроводность, высокие физико-механические свойства и сохранять их при высоких температурах, защищать тело человека от ожогов, быть непроницаемой для жидкостей и газов, обеспечивать необходимые физиолого-гигиенические условия в пододеждном пространстве, иметь небольшую массу.

Задача изобретения повышение защитных свойств пакета материалов и изготовленной из него теплозащитной одежды, увеличение времени защитного действия одежды при работе в зоне температур до 1500^oC и в пламени до 4-5 мин без увеличения ее массы.

Указанная задача решается за счет того, что в пакете материалов, состоящем из наружной части, имеющей внешний слой ткани из кремнийсодержащих волокон, металлизированной с наружной стороны, и последовательно размещенные за ним первую и вторую трехслойные системы, образованные двумя слоями ткани из кремнийсодержащих волокон и слоем нетканого материала на основе кременийсодержащих волокон между ними, и внутренней части, имеющей три последовательно расположенных волокнистых изоляционных слоя, второй из которых выполнен из нетканого текстильного материала, третий из ткани на основе целлюлозосодержащих волокон, наружная часть пакета имеет дополнительно два слоя полимерной пленки, при этом первый слой полимерной пленки расположен между первой и второй трехслойными системами, второй слой полимерной пленки расположен за второй трехслойной системой и прилегает к внутренней части пакета, при этом внутренняя часть пакета имеет размещенные между первым и вторым волокнистыми изоляционными слоями два дополнительных слоя воздухонепроницаемого материала, выполненного из ткани на основе синтетических волокон или из прорезиненной ткани, пространственно разделенные слоем воздуха, первый волокнистый изоляционный слой внутренней части пакета выполнен из нетканного текстильного материала на основе термостойкого волокна с кислородным индексом 28-79% причем ткань из кремнийсодержащих волокон и нетканый материал на основе кремнийсодержащих волокон выполнены из волокна с содержанием диоксида кремния от 94,0 до 99,99% Указанная задача решена и за счет того, что согласно изобретению слои полимерной пленки в наружной части имеют металлическое покрытие на стороне, обращенной к внешнему слою, нетканый текстильный материал второго волокнистого изоляционного слоя во внутренней части пакета представляет собой нетканый материал с коэффициентом теплопроводности 0,0400-0,045 Вт/м^oC, третий волокнистый изоляционный слой во внутренней части представляет собой вискозную ткань или хлопчатобумажную ткань, а ткань из кремнийсодержащих волокон и нетканый материал на основе кремнийсодержащих волокон, выполненные из волокна с содержанием диоксида кремния от 94,0 до 99,99% в наружной части пакета, представляют собой ткань из кремнийсодержащих волокон и нетканый материл на основе кремнийсодержащих волокон с покрытием из оксида хрома.

На чертеже изображен предлагаемый пакет материалов для теплозащитной одежды, разрез.

В предлагаемом пакете материалов наружная часть, образованная слоями 1-10, выполнена из покрытого с наружной стороны металлическим слоем 1 внешнего слоя ткани 2 из кремнийсодержащих волокон и последовательно размещенных за ним двух 3-5 и 7-9 трехслойных систем, образованных двумя слоями 3, 5 и 7, 9 ткани из кремнийсодержащих волокон и слоем 4, 8 нетканого материала на основе кремнийсодержащих волокон между ними, и двух дополнительных слоев 6, 10 полимерной пленки, слой 6 расположен между первой и второй трехслойными системами 3-5 и 7-9, а слой 10 полимерной пленки расположен за второй трехслойной системой 7-9 и прилегает к внутренней части пакета. При этом внешний слой пакета материалов выполнен из кремнеземной ткани с содержанием диоксида кремния 94,0-96,0% или из кварцевой ткани с содержанием диоксида кремния 99,95-99,99% Металлическое покрытие 1 внешнего слоя 2 ткани с наружной стороны может быть выполнено путем напыления металла на ткань в вакууме, или из металлической фольги, или из полимерной пленки с металлическим покрытием, или может быть нанесено любым известным методом. Металлическое покрытие 1 может быть выполнено, например, из алюминия, хрома, никеля или другого металла, обеспечивающего заявленному пакету материалов высокую отражающую способность (до 90%). Слои 3, 5 и 7, 9 ткани в трехслойных системах представляют собой кремнеземные ткани с содержанием диоксида кремния 94,0-96,0% или кварцевые ткани с содержанием диоксида кремния 99,95-99,99% слой 4 нетканого материала между двумя слоями 3, 5 ткани в первой трехслойной системе выполнен из кремнеземных волокон с содержанием диоксида кремния 99,4-99,9% или кварцевых волокон с содержанием диоксида кремния 99,95-99,99% а слой 8 нетканого материала между двумя слоями 7, 9 ткани во второй трехслойной системе выполнен из кремнеземных волокон с содержанием диоксида кремния 94,0-96,0% или кварцевых волокон с содержанием диоксида кремния 99,95-99,99% при этом ткани из кремнийсодержащих волокон и нетканые материалы на основе кремнийсодержащих волокон могут иметь покрытие из оксида хрома, которое обеспечивает повышение термостойкости тканей и нетканых материалов на 100-150^oC, термостабильности при рабочих температурах на 25-30% химической устойчивости в различных средах, снижение теплопроводности на 10% Два дополнительных слоя 6, 10 полимерной пленки могут быть выполнены, например, из полиэтилентерефталатной пленки и/или из полиимидной пленки, при этом слои полимерной пленки могут иметь металлическое покрытие на стороне, обращенной к внешнему слою.

В предлагаемом пакете материалов внутренняя часть, образованная слоями 11-16, выполнена из трех волокнистых изоляционных слоев 11, 15, 16 материалов, последовательно расположенных от наружной части, и двух дополнительных слоев 12 и 14 воздухонепроницаемого материала, пространственно разделенных слоем 13 воздуха и размещенных между волокнистыми изоляционными слоями 11 и 15. При этом волокнистый изоляционный слой 11 выполнен из нетканого текстильного материала на основе термостойкого волокна с кислородным индексом (КИ) 28-79% например из фенилона (КИ 28-30%), или из аримида-Т (КИ 50-55%), или из аримида-С (КИ 75-79%). Волокнистый изоляционный слой 15 выполнен из нетканого текстильного материала (в том числе, из войлока) с коэффициентом теплопроводности λ= 0,040-0,045 Вт/м^oC, например, из шерсти (l=0,040-0,041 Вт/м^oC), или из волокна фенилон (l= 0,042-0,045 Вт/м^oC), или из полиэфирных нитей (l= 0,043-0,045 Вт/м^oC). Волокнистый изоляционный слой 16 выполнен из вискозной ткани или из хлопчатобумажной ткани. Два воздухонепроницаемых слоя 12, 14, пространственно разделенные слоем 13 воздуха, выполнены из специально обработанной воздухонепроницаемой ткани на основе синтетических волокон, например, из капроновой ткани с отделкой "лаке" с пленочным покрытием, или из воздухонепроницаемой ткани, например, из прорезиненной фенилоновой ткани.

Новый технический результат (повышение защитных свойств пакета материалов) заявленного изобретения достигается за счет совокупности высокой отражающей способности, огнестойкости, термостойкости и теплоемкости, низкой теплопроводности, непроницаемости для жидкостей и газов наружной части пакета материалов, необходимой термостойкости, высокой теплоемкости, низкой теплопроводности и непроницаемости для жидкостей и газов внутренней части пакета материалов, а также обеспечения ею гигиенических условий в пододежном пространстве.

Пример 1. Пакет материалов для теплозащитной одежды, состоящий из наружной и внутренней частей, получают путем последовательного соединения слоев материалов в каждой части.

Наружную часть пакета материалов получают путем последовательного соединения слоев следующих материалов: пленка 1 полиэтилентерефталатная с алюминиевым покрытием с наружной стороны, ткань 2 кремнеземная с содержанием диоксида кремния 94,0-96,0% ткань 3 кремнеземная с содержанием диоксида кремния 94,0-96,0% нетканый материал 4 из кремнеземного волокна с содержанием диоксида кремния 99,4-99,9% ткань 5 кремнеземная с содержанием диоксида кремния 94,0-96,0% пленка 6 полиэтилентерефталатная с алюминиевым покрытием на стороне, обращенной к внешнему слою 2, ткань 7 кремнеземная с содержанием диоксида кремния 94,0-96,0% нетканый материал 8 из кремнеземного волокна с содержанием диоксида кремния 94,0-96,0% ткань 9 кремнеземная с содержанием диоксида кремния 94,0-96,0% пленка 10 полиэтилентерефталатная с алюминиевым покрытием на стороне, обращенной к внешнему слою. При этом слои материалов 3-5 образуют первую трехслойную систему, а слои материалов 7-9 образуют вторую трехслойную систему.

Внутреннюю часть пакета материалов получают путем соединения слоев следующих материалов, последовательно расположенных от наружной части: нетканый текстильный материал 11 из волокна аримид-С, два слоя 12, 14 прорезиненной фенилоновой ткани, пространственно разделенные слоем 13 воздуха, шерстяной войлок 15, хлопчатобумажная ткань 16.

Из полученного пакета материалов шьют теплозащитную одежду, которую затем используют для проведения работ по определению времени защитного действия. Результаты испытаний предлагаемого пакета материалов представлены в таблице.

Пример 2. Пакет материалов для теплозащитной одежды получают аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что наружную часть пакета получают путем последовательного соединения слоев следующих материалов: пленка 1 полиэтилентерефталатная с алюминиевым покрытием с наружной стороны, ткань 2 кремнеземная, первая трехслойная 3-5 система, пленка 6 полиэтилентерефталатная, вторая трехслойная 7-9 система, пленка 10 полиэтилентерефталатная. Результаты испытаний пакета материалов представлены в таблице.

Пример 3. Пакет материалов для теплозащитной одежды получают аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что наружную часть пакета получают путем последовательного соединения слоев следующих материалов: пленка 1 полиимидная с хромовым покрытием с наружной стороны, ткань 2 кремнеземная, первая трехслойная 3-5 система, пленка 6 полиимидная с хромовым покрытием на стороне, обращенной к внешнему слою, вторая трехслойная 7-9 система, пленка 10 полиимидная с хромовым покрытием на стороне, обращенной к внешнему слою. Результаты испытаний пакета материалов представлены в таблице.

Пример 4. Пакет материалов для теплозащитной одежды получают аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что наружную часть пакета получают путем последовательного соединения слоев следующих материалов: пленка 1 полиимидная с хромовым покрытием с наружной стороны, ткань 2 кремнеземная, первая трехслойная 3-5 система, пленка 6 полиэтилентерефталатная, вторая трехслойная 7-9 система, пленка 10 полиэтилентерефталатная. Результаты испытаний пакета материалов представлены в таблице.

Пример 5. Пакет материалов для теплозащитной одежды получают аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что наружную часть пакета получают путем последовательного соединения слоев следующих материалов: ткань 2 кремнеземная с алюминиевым покрытием 1 с наружной стороны, полученная путем напыления алюминия на ткань в вакууме, первая трехслойная 3-5 система, пленка 6 полиимидная с хромовым покрытием на стороне, обращенной к внешнему слою, вторая трехслойная 7-9 система, пленка 10 полиэтилентерефталаная. Результаты испытаний пакета материалов представлены в таблице.

Пример 6. Пакет материалов для теплозащитной одежды получают аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что наружную часть пакета получают путем последовательного соединения слоев следующих материалов: фольга 1 алюминиевая, ткань 2 кремнеземная, первая трехслойная 3-5 система, пленка 6 полиимидная с хромовым покрытием на стороне, обращенной к внешнему слою, вторая трехслойная 7-9 система, пленка 10 полиэтилентерефталатная. Результаты испытаний представлены в таблице.

Пример 7. Пакет материалов для теплозащитной одежды получают аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что внутреннюю часть пакета получают путем соединения слоев следующих материалов последовательно расположенных от наружной части пакета: нетканый текстильный материал 11 из волокна аримид-Т, два слоя 12, 14 прорезиненной фенилоновой ткани, пространственно разделенные слоем 13 воздуха, нетканый текстильный материал 15 из волокна фенилон, ткань 16 хлопчатобумажная. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 8. Пакет материалов для теплозащитной одежды получают аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что внутреннюю часть пакета получают путем соединения слоев следующих материалов последовательно расположенных от наружной части пакета: нетканый текстильный материал 11 из волокна аримид-Т, два слоя 12, 14 прорезиненной фенилоновой ткани, пространственно разделенные слоем 13 воздуха, высокообъемный нетканый текстильный материал 15 из полиэфирных нитей, ткань 16 хлопчатобумажная. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 9. Пакет материалов для теплозащитной одежды получают аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что внутреннюю часть пакета получают путем соединения слоев следующих материалов последовательно расположенных от наружной части: нетканый текстильный материал 11 из волокна аримид-Т, два слоя 12, 14 прорезиненной фенилоновой ткани, пространственное разделение слоем 13 воздуха, чистошерстяной войлок 15, вискозная ткань 16. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 10. Пакет материалов для теплозащитной одежды получают аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что слои кремнеземной ткани и нетканого материала на основе кремнеземного волокна в наружной части пакета представляют собой кремнеземную ткань и нетканый материал на основе кремнеземного волокна с покрытием из оксида хрома. Результаты испытаний представлены в таблице.

Пример 11. Пакет материалов для теплозащитной одежды получают аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что наружную часть пакета получают путем последовательного соединения слоев следующих материалов: ткань 2 кремнеземная с алюминиевым покрытием 1 с наружной стороны, полученным путем напыления алюминия на ткань в вакууме, первая трехслойная 3-5 система, пленка 6 полиэтилентерефталатная с алюминиевым покрытием на стороне, обращенной к внешнему слою, продублированная другой стороной с кремнеземной тканью, вторая трехслойная 7-9 система, пленка 10 полиэтилентерефталатная с алюминиевым покрытием на стороне, обращенной к внешнему слою, продублированная другой стороной с кремнеземной тканью. Результаты испытаний представлены в таблице.

Пример 12. Пакет материалов для теплозащитной одежды получают аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что слои 2, 3, 5, 7, 9 ткани и слои 4, 8 нетканого материала в наружной части пакета выполнены из кварцевых волокон с содержанием диоксида кремния 99,95-99,99% Результаты испытаний представлены в таблице.

Пример 13. Пакет материалов для теплозащитной одежды получают аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что внутреннюю часть пакета получают путем соединения слоев следующих материалов последовательно расположенных от наружной части пакета: нетканый текстильный материал 11 из волокна фенилон, два слоя 12, 14 капроновой ткани с отделкой "лаке" с пленочным покрытием, пространственно разделенные слоем 13 воздуха, чистошерстяной войлок 15, вискозная ткань 16. Результаты испытаний представлены в таблице.

Из таблицы следует, что предлагаемый пакет материалов для теплозащитной одежды в сравнении с пакетом материалов прототипом -обеспечивает увеличение времени защитного действия теплозащитной одежды без увеличения ее массы. Максимальное увеличение времени защитного действия на 31% при снижении массы на 10% (пример 8).

Сущность изобретения: пакет материалов для теплозащитной одежды, состоящий из наружной и внутренней части. Наружная часть пакета имеет внешний слой ткани из кремнийсодержащих волокон, металлизированной с наружной стороны, последовательно размещенные за ним трехслойные системы, образованные двумя слоями ткани из кремнийсодержащих волокон и слоем нетканого материала на основе кремнийсодержащих волокон между ними, и два слоя полимерной пленки, один из которых расположен между первой и второй трехслойными системами, а другой расположен за второй трехслойной системой и прилегает к внутренней части пакета. При этом внутренняя часть пакета имеет три последовательно расположенных волокнистых изоляционных слоя и два слоя воздухонепроницаемого материала, размещенные между первым и вторым волокнистыми изоляционными слоями и пространственно разделенные слоем воздуха. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Пакет материалов для теплозащитной одежды, состоящий из наружной части, имеющей внешний слой ткани из кремнийсодержащих волокон, металлизированной с наружной стороны, и последовательно размещенные за ним первую и вторую трехслойные системы, образованные двумя слоями ткани из кремнийсодержащих волокон и слоем нетканого материала на основе кремнийсодержащих волокон между ними, и внутренней части, имеющей три последовательно расположенных волокнистых изоляционных слоя, второй из которых выполнен из нетканого текстильного материала, а третий из ткани на основе целлюлозосодержащих волокон, отличающийся тем, что наружная часть пакета имеет дополнительно два слоя полимерной пленки, при этом первый слой полимерной пленки расположен между первой и второй трехслойными системами, а второй слой полимерной пленки расположен за второй трехслойной системой и прилегает к внутренней части пакета, при этом внутренняя часть пакета имеет размещенные между первым и вторым волокнистыми изоляционными слоями два дополнительных слоя воздухонепроницаемого материала, выполненного из ткани на основе синтетических волокон или из прорезиненной ткани, а первый волокнистый изоляционный слой внутренней части пакета выполнен из нетканого материала на основе термостойкого волокна с кислородным индексом 28 79% причем ткань из кремнийсодержащих волокон и нетканый материал на основе кремнийсодержащих волокон выполнены из волокна с содержанием диоксида кремния от 94,0% до 99,99%
2. Пакет по п.1, отличающийся тем, что слои полимерной пленки в наружной части имеют металлическое покрытие на стороне, обращенной к внешнему слою. 3. Пакет по п. 1, отличающийся тем, что нетканый текстильный материал второго волокнистого изоляционного слоя во внутренней части представляет собой нетканый текстильный материал с коэффициентом теплопроводности 0,040 0,045 Вт/м^oС. 4. Пакет по п.1, отличающийся тем, что третий волокнистый изоляционный слой во внутренней части представляет собой вискозную ткань или хлопчатобумажную ткань. 5. Пакет по п.1, отличающийся тем, что ткань из кремнийсодержащих волокон и нетканый материал на основе кремнийсодержащих волокон, выполненные из волокон с содержанием диоксида кремния от 94,0% до 99,99% в наружной части пакета, представляют собой ткань из кремнийсодержащих волокон и нетканый материал на основе кремнийсодержащих волокон с покрытием из оксида хрома.