ОГНЕТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 1998 года по МПК A62B17/00 B32B15/14 

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

Известен слоистый материал для защитной одежды с наружным слоем из аримида [1] Однако он предназначен для кратковременного нахождения в зоне огня, не обладает необходимой отражательной способностью и имеет низкие прочностные свойства.

Наиболее близким по технической сущности является известный огнетеплозащитный волокнистый материал, содержащий связанные между собой нетканую волокнистую основу из органических волокон и металлизированное пленочное покрытие [2]
Указанный материал является комбинацией огнетеплоотражательного слоя в виде нанесенного на поверхность тканой или пленочной подложки металлизированного покрытия с теплоизоляционным слоем из разновидности органических волокон, являющихся нетермостойкими и обладающих низкими прочностными свойствами.

При случайных повреждениях наружного отражательного покрытия известный материал теряет свои огнетеплозащитные свойства. Внутренний нетканый слой в подобных случаях не обеспечивает огне- и теплозащиту. При непосредственном контакте с температурой выше 80^oC он плавится, выделяет токсичные продукты разложения и становится опасным для здоровья человека. Кроме того, отражательное поверхностное нанесенное покрытие известного материала даже при незначительном повреждении расслаивается и скручивается, что приводит к самопроизвольному увеличению участка повреждения с нежелательным обнажением внутреннего слоя.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка высокопрочного материала, обеспечивающего одновременно защиту от огневого и высокотемпературного теплового неконтактного воздействия.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является повышение надежности защиты от указанного воздействия при одновременном повышении прочностных характеристик материала.

Для достижения указанного технического результата в огнетеплозащитном материале, содержащем связанные между собой металлизированное пленочное покрытие и нетканую волокнистую основу из органических волокон, согласно изобретению, органические волокна представляют собой полипараарамидные разнодлинные волокна со среднестатической длиной 10 118 мм, диаметром 12 - 22 мкм, при этом волокна выполнены частично фибрилизованными, взаимно-переплетенными и хаотично ориентированными в объеме, а металлизированное пленочное покрытие содержит внедренные в него мелкодисперсные частицы огнетеплоотражающего материала, при этом связь волокнистой основы с пленочным покрытием выполнена в виде термостойкой клеевой прослойки с закрепленными в ней частями волокон нетканой основы.

Выполнение нетканой основы из взаимнопереплетенных, ориентированных во всех направлениях полипараарамидных волокон и фибрилл, являющихся неплавкими, термостойкими (температура разложения волокна 500 520^oC, температура воспламенения 400^oC) позволяет обеспечить защиту т теплового излучения мощностью до 20 кВт/м².

Объемное распределение частиц огнетеплоотражающего материала в пленке-подложке материала-покрытия исключает возможность расслоения покрытия, а соответствующий подбор состава термостойкой клеевой прослойки, аналогично составу материала подложки, обеспечивает их совместимость и прочную связь между собой.

Закрепление частей волокон основы в клеевой прослойке повышает прочность связи основы с покрытием, исключает их расслоение по клеевой прослойке.

Материал предложенной структуры обладает высокими механическими характеристиками благодаря прочности взаимосвязи всех элементов вместе и высоких прочностных свойств отдельно взятых элементов.

Огнетеплозащитный материал с металлизированным покрытием на волокнистой основе получают путем соединения полимерной пленки, содержащей по ее толщине мелкодисперсные частицы, например, алюминия или хрома, с нетканой основой из разнодлинных, частично фибриллизованных, волокон диаметром от 12 до 22 мкм, хаотично ориентированных в объеме и переплетенных между собой, скрепленных иглопробивным способом. Соединение производят с помощью клеевой прослойки, совместимой по составу с составом полимерной пленки отражающего покрытия и содержащей по всей площади ее контакта с основой волокна их части или отдельные фибриллы последней.

Полимерная пленка при ее изготовлении обрабатывается так, что мелкодисперсные частицы металла как бы пропитывают ее, образуя единую с ней структуру.

Для изготовления волокнистой основы используют полипараарамидные волокна диаметром от 12 до 22 мкм. Волокна диаметром меньше 12 мкм нецелесообразно использовать ввиду их полной фибриллизации. Волокна диаметром больше 22 мкм препятствуют получению рыхлой и пористой основы с приемлемым содержанием в ней воздуха (до 45%). По этой же причине выбирают длину волокон, не требуется ее абсолютной точности, но ограничивая ее пределы среднестатистической длиной от 10 до 18 мм. Осуществляя формирование зацеплений методом водяных струй высокого давления добиваются укладки волокон в разных направлениях с взаимным переплетением волокон между собой.

Пример 1. Огнетеплозащитный материал с металлизированным покрытием на волокнистой основе по данному изобретению получают путем соединения полиимидной пленки, содержащей мелкодисперсные частицы алюминия, с нетканой основой из полипараарамидных волокон диаметром 12 15 мкм со среднестатистической длиной 10 15 мм. Соединение осуществляют полиимидным клеем с предварительным шерохованием поверхности основы.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 2. Огнетеплозащитный материал по данному изобретению получают путем соединения полиимидной пленки, содержащей мелкодисперсные частицы хрома, с нетканой основой из полипараарамидных волокон диаметром 15 22 мкм со среднестатистической длиной 15 18 мм. Соединение осуществляют термостойким полиимидным клеем. Результаты испытаний представлены в таблице.

Пример. 3. Огнетеплозащитный материал по данному изобретению получают аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что используют основу из волокон диаметром 20 22 мкм и среднестатистической длиной 10 18 мм. Результаты испытаний представлены в таблице.

Пример. 4. Огнетеплозащитный материал получают аналогично примеру 1 с той разницей, что используют основу из волокон диаметром 22 30 мкм, выходящим за заявляемые пределы, и среднестатистической длиной 10 18 мм. Результаты испытаний представлены в таблице.

Пример 5. Огнетеплозащитный материал получают аналогично примеру 2 с той разницей, что используют основу из волокон диаметром 22 30 мкм и среднестатистической длиной 18 30 мм, т.е. из волокон, значения диаметра и среднестатистической длины которых выходят за пределы заявленных значений. Результаты испытаний представлены в таблице.

Пример. 6. (материал по ближайшему аналогу). Огнетеплозащитный материал с металлизированным покрытием на волокнистой основе получают путем соединения алюминиевой фольги с нетканым материалом из полиамидных нетермостойких волокон. Результаты испытаний представлены в таблице.

Из таблицы следует, что предлагаемый огнетеплозащитный материал (примеры 1 3) в сравнении с материалом по ближайшему аналогу (пример 6) обеспечивает снижение массы защитной одежды примерно в 1,5 раза при существенном увеличении времени защитного действия. Последнее увеличивается за счет термостойкости и прочности нетканого материала: при нарушении целостности оргнетеплоотражающего покрытия, например, при 800^oC, арамидный нетканый материал обеспечивает защитное действие еще длительное время, в то время как материал по ближайшему аналогу не выдерживает жестких температурных условий и сгорает.

В сравнении с материалами, изготовленными с использованием волокон, имеющих диаметр и среднестатистическую длину за пределами заявленных значений (примеры 4; 5), предлагаемый материал, хотя и незначительно, но превосходит их по времени защитного действия и поверхностной плотности.

Таким образом, предложенный материал существенно превосходит известные по комплексу огнезащитных свойств и гарантирует безопасный уровень защиты от неконтактного воздействия горячих газов и пламени. Он обеспечивает защиту от теплового излучения мощностью до 20 кВт/м².

Материал обладает высокой надежностью и высокими прочностными свойствами, является воспроизводимым промышленным способом изготовления.

Использование: в производстве огнетеплозащитных материалов с высокой отражающей способностью, например, при изготовлении одежды для защиты от огня, высоких температур и воздействия теплового излучения. Огнетеплозащитный материал состоит из слоя металлизированного покрытия, выполненного из полимерной пленки, содержащей мелкодисперсные частицы огнеотражающего материала и нетканой волокнистой основы, выполненной из взаимнопереплетных, частично фибриллизованных, хаотично ориентированных в объеме полипараарамидных волокон. Диаметр волокон составляет от 12 до 22 мкм, а среднестатистическая длина от 10 до 18 мм. Покрытие и волокнистая основа связаны между собой клеевой прослойкой с закрепленными в ней частями полипараарамидных волокон нетканой основы. Повышается надежность защиты от огневого и высокотемпературного теплового неконтактного воздействия, а также прочностные характеристики материала. 1 табл.

Огнетеплозащитный материал, содержащий связанные между собой металлизированное пленочное покрытие и нетканую волокнистую основу из органических волокон, отличающийся тем, что органические волокна представляют собой полипараарамидные разнодлинные волокна со среднестатистической длиной 10 18 мм, диаметром 12 22 мкм, при этом волокна выполнены частично фибриллизованными, взаимнопереплетенными и хаотично ориентированными в объеме, а металлизированное пленочное покрытие содержит внедренные в него мелкодисперсные частицы огнетеплоотражающего материала, при этом связь волокнистой основы с пленочным покрытием выполнена в виде термостойкой клеевой прослойки с закрепленными в ней частями волокон нетканой основы.