ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ ОГНЕСТОЙКИЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 1999 года по МПК B32B7/02 B32B27/06 C09K21/00 A41D13/00 A62B17/00 

Изобретение относится к области производства многослойных теплоогнестойких материалов и может быть использовано при изготовлении защитной одежды и других изделий, таких как накидки, чехлы, покрывала, требующих повышенной стойкости к тепловому воздействию, для работ в зоне интенсивного теплового излучения, а также открытого огня - при тушении пожаров, в том числе горящих нефтяных, газовых и иных источников.

Защитная одежда, выполненная из теплоогнестойких материалов, должна обеспечивать определенные удобства при работе в аварийной зоне: быть эластичной, достаточно легкой, чтобы не создавать скованности в движении, теплонепроницаемой в такой степени, чтобы температура в подкостюмной зоне не превышала величины, при которой может наступить тепловой удар, т.е. не более 50^oC, предпочтительно не выше 30-35^oC.

Если материал имеет недостаточно высокую теплоотражающую способность наружного слоя, то ее компенсируют, увеличивая количество слоев внутренней части, которое может быть более 15, для снижения теплопроводности, что приводит к значительному увеличению массы материала.

Известен огнезащитный материал, который получают путем соединения металлизированной полиэтилентерефталатной пленки с тканью из пустотелых непрофилированных нитей, частично заполненных воздухом (Пат. РФ N 2008044, A 62 B 17/00, 1994 г).

Недостатком известного материала является его нестойкость при попадании в открытое пламя, при внезапном увеличении теплового потока, т.к. пленка из полиэтилентерефталата плавится, оголяя ткань, подвергается термодеструкции, что влияет на свойства металлического покрытия: оно коробится, отслаивается, теплозащитные свойства одежды нарушаются.

Наиболее близким аналогом по технической сущности является известный теплоотражающий материал, который содержит один или несколько слоев ткани из термостойкого волокна, на который нанесен слой герметизирующего материала, выполненного из эластомерного материала на основе каучуков, в частности, наполненного фторкаучука, соединенного с теплоотражающим слоем из металла: алюминия, никеля, хрома, нанесенных путем вакуумного напыления (Пат. РФ N 2082469, A 62 B 17/00, 1997 г). Металлический слой в свою очередь покрыт слоем ненаполненного фторкаучука.

Недостатком известного материала является низкий коэффициент отражения теплового излучения (50-60%), плохая адгезия металлического покрытия к слою фторкаучука, в результате чего частицы металла легко осыпаются. Для укрепления металлического слоя на поверхность металла дополнительно наносят слой ненаполненного фторкаучука, который обгорает на открытом пламени за 3-5 сек. При этом теплозащитные свойства материала нарушаются и одежда перестает выполнять свои функции.

Техническим результатом, который получают при осуществлении изобретения, является повышение огнезащитных свойств материала за счет усиления устойчивости к воздействию открытого пламени, сохранение прочности материала в течение теплового воздействия, удлинение срока службы одежды, сохранение комфортной подкостюмной температуры за счет повышения коэффициента теплового отражения.

Для достижения указанного технического результата в теплозащитном огнестойком материале, содержащем слой термостойкого волокна) герметизирующий слой, выполненный из эластомерного материала на основе каучуков, и слой напыленного металла, согласно изобретению, металл напыляют на слой пространственно сшитого полимера с коэффициентом жидкостной диффузии не более 10^-9 г•с/см², предварительно нанесенного на герметизирующий слой.

Выбор состава слоя - подложки, на который наносят металл, связан с прочностными характеристиками теплоогнезащитного материала. При увеличении коэффициента жидкостной диффузии слоя подложки более 10^-9 г•с/см² (10^-8 - 10^-6 г•с/см²) снижается коэффициент теплового отражения' металлического покрытия и прочность сцепления его с герметизирующим слоем. Полимер с пространственно сшитой структурой обладает высокой устойчивостью к изгибу благодаря наличию поперечных связей, что обеспечивает сохранение первоначальной формы и размеров образуемого им слоя при тепловых воздействиях. Кроме того, пространственно сшитый полимер обладает повышенной стойкостью к открытому пламени.

В качестве пространственно сшитого полимера можно использовать хлорсульфированный полиэтилен, сополимер политетрафторэтилеиа с винилиденфторидом, сополимер изобутилена с изопреном, полисульфидные полимеры (тиоколы) и др.

Пример 1
Теплозащитный огнестойкий материал получают, нанося на слой ткани из стекловолокна герметизирующий слой эластомерного материала на основе наполненного фторкаучука. На подготовленную основу наносят композицию из хлорсульфированного полиэтилена слоем 0,05 мм, имеющего коэффициент жидкостной диффузии 10^-10 г•с/см², а на него вакуумным напылением слой металлического алюминия.

Полученный материал имеет коэффициент отражения 93%, устойчивость к открытому пламени (температура выше 1000^oC) в течение 1,5 м.

Пример 2.

Теплозащитный огнестойкий материал получают, нанося на волокнистый слой ткани из полиарамида герметизирующий слой, выполненный из эластомерного материала на основе нитрильного каучука. На эту основу наносят слой сополимера - политетрафторэтилена толщиной 3 мм, имеющего коэффициент жидкостной диффузии 10^-9 г•с/см², на который далее напыляют металлический никель. Коэффициент отражения полученного материала 96%, устойчивость в открытом пламени 1 мин.

Использование данного материала при изготовлении защитного костюма пожарного серийного типа ТОК-200 обеспечивает поддержание температуры в подкостюмном пространстве, не превышающей 24-26^oC, (при допустимой норме 50^oC) при воздействии тепловых потоков мощностью до 40 кВт/м².

Одежда из предложенного материала сохраняет эластичность и комфортность при многократном использовании благодаря длительному сохранению теплоогнезащитных свойств.

В качестве каучуков, служащих основой эластомерных материалов, из которых выполняют герметизирующий слой, могут быть взяты полихлоропреновый, натуральный или синтетический полиизопрен, акрилатный, полиуретановый, эпихлоргидриновый, силиконовый и др. каучуки.

Описывается огнестойкий материал, содержащий слой из термостойкого волокна, герметизирующий слой, выполненный из эластомерного материала на основе каучуков, и слой напыленного металла, отличающийся тем, что металл напыляют на слой пространственно сшитого полимера с коэффициентом жидкостной диффузии не более 10^-9 г•с/см², предварительно нанесенного на герметизирующий слой. Технический результат - повышение огнезащитных свойств материала, сохранение его прочности в течение теплового воздействия, удлинение срока службы одежды, сохранение комфортной подкостюмной температуры.

Теплозащитный огнестойкий материал, содержащий слой из термостойкого волокна, герметизирующий слой, выполненный из эластомерного материала на основе каучуков, и слой напыленного металла, отличающийся тем, что металл напыляют на слой пространственно сшитого полимера с коэффициентом жидкостной диффузии не более 10^-9 г • с/см², предварительно нанесенного на герметизирующий слой.