СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУДНОВОСПЛАМЕНЯЕМОГО ТЕКСТИЛЬНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ЗАЩИТНОЙ ОДЕЖДЫ, ТРУДНОВОСПЛАМЕНЯЕМЫЙ ТЕКСТИЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ И ИЗГОТОВЛЕННАЯ ИЗ НЕГО ЗАЩИТНАЯ ОДЕЖДА Российский патент 2019 года по МПК B32B5/24 

Изобретение касается способа изготовления трудновоспламеняемого текстильного материала для защитной одежды согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, полученного с помощью такого рода способа трудновоспламеняемого текстильного материала согласно пункту 9 формулы, а также состоящей, по меньшей мере, большей частью из такого рода текстильного материала трудновоспламеняемой защитной одежды согласно пункту 12.

Трудновоспламеняемая защитная одежда требуется, в частности, пожарным, чтобы защитить себя от жара и пламени в опасных ситуациях и при тушении пожаров. При этом от одежды ожидают, чтобы таковая при прямом контакте с жаром и пламенем защищала кожу носящего и, тем самым, снижала риск ожоговых травм.

Далее, защищающая от жара и пламени защитная одежда требуется также, например, полиции и персоналу служб безопасности, военным, гонщикам-спортсменам и промышленным рабочим, н-р, в газовой и химической промышленности, а также людям, работающим в областях высокого и низкого напряжения и подверженным риску воздействия паразитных электрических дуг.

Известно использование для защиты от жара и пламени однослойной защитной одежды из кожи или очень тяжелых материалов из хлопка или шерсти, которые делают трудновоспламеняемыми с помощью пропитки специальными химикатами. Однако эта одежда предоставляет лишь ограниченную защиту.

Далее известна защитная одежда из трудновоспламеняемых химических волокон, состоящих из натуральных или синтетических полимеров, например, арамидных волокон или трудновоспламеняемых вискозных волокон.

Между тем, установленные нормами высокие требования к защитному действию одежды для использования пожарными могут быть выполнены только лишь многослойными специальными одежными композициями. Эти новые, многослойные одежные композиции как раз и предоставляют сильное защитное действие от жара и пламени, однако вызывают у того, кто их носит особенно высокий уровень стресса от жара из-за недостаточного отвода тепла тела. Этот стресс от жара может приводить к чрезмерной физиологической нагрузке вплоть до обморока или даже к смерти носящего. Следующий недостаток известной на сегодняшний день защитной одежды - это ее большой вес и низкий комфорт при ношении.

Поэтому задачей изобретения является создание способа, которым может быть изготовлен трудновоспламеняемый текстильный материал для защитной одежды, вызывающий, наряду с высокой огнестойкостью, сниженную физиологическую нагрузку носящего защитную одежду, в частности, меньший стресс от жара, и имеющий улучшенную дышащую активность при меньшем весе. Далее должен быть создан текстильный материал, а также защитная одежда, состоящая из такого рода текстильного материала, с этими свойствами.

Эта задача решается согласно изобретению с помощью способа согласно пункту 1, с помощью трудновоспламеняемого текстильного материала согласно пункту 9 и с помощью трудновоспламеняемой защитной одежды согласно пункту 12. Предпочтительные формы исполнения изобретения описаны в других пунктах.

В соответствующем изобретению способе текстильный материал изготавливается, по меньшей мере, из текстильного слоя, содержащего, по меньшей мере, два различных волоконных компонента и подвергнутого этапу обработки, при котором, по меньшей мере, один из волоконных компонентов, по меньшей мере, частично извлекается растворением из текстильного слоя.

С помощью соответствующего изобретению способа может быть создан текстильный материал, имеющий воздушные камеры, дающие дополнительную изоляцию и, тем самым, обеспечивающие защиту от жара и пламени, но одновременно значительно сокращающие вес текстильного материала, оптимально перемещающие влагу и дополнительно предлагающие неограниченную возможность для вариантов дизайна.

Преимущества изготовленного с помощью соответствующего изобретению способа текстильного материала или, соответственно, изготовленной из такого рода текстильного материала защитной одежды, могут быть обобщены следующим образом:

- великолепная защита от жара и пламени

- сокращение веса одежды

- экстремальная дышащая активность и воздухопроницаемость

- меньший стресс от жара

- замечательный комфорт при ношении

- высокая гигроскопичность

- быстрое перемещение влаги

- быстрое просушивание, меньше влаги в одежной системе

- мягкий гриф, высокая текстильная многофункциональность

- неограниченные возможности моделирования

- возможны под заказ нанесения отделок в элементы одежды (Body Mapping)

- возможно прямое проклеивание швов у многослойных материалов.

Согласно предпочтительной форме исполнения соответствующего изобретению способа, по меньшей мере, один волоконный компонент удаляется растворением из текстильного слоя с помощью вытравной печати. При этом текстильный слой включает в себя предпочтительно целлюлозные волокна и синтетические волокна, причем на текстильный слой наносится травильная паста, которая разъедает целлюлозные волокна, если травильная паста термически активируется при температурах выше 150°C.

Альтернативно или дополнительно текстильный слой может включать в себя водорастворимый волоконный компонент, причем текстильный слой подвергается этапу обработки, при котором водорастворимый компонент, по меньшей мере, частично вымывается из текстильного слоя.

Согласно предпочтительной форме исполнения водорастворимый волоконный компонент состоит из волокон поливинилового спирта, причем вымывание волокон поливинилового спирта проводится с помощью ограниченно кислого, водного раствора, имеющего значение рН между 4 и 5.

Согласно предпочтительной форме исполнения текстильный слой включает в себя как первый волоконный компонент, который может удаляться растворением из текстильного слоя с помощью травильной пасты, так и второй, водорастворимый волоконный компонент, вымываемый водным раствором из текстильного слоя, причем как первый волоконный компонент посредством обработки вытравной печатью, так и второй, водорастворимый волоконный компонент посредством обработки промывкой удаляются растворением из текстильного слоя.

Удаление растворением обработанного травильной пастой первого волоконного компонента и второго водорастворимого волоконного компонента может происходить предпочтительно одновременно на одном этапе промывки.

Альтернативно этому также возможно, что удаление растворением обработанного травильной пастой первого волоконного компонента и второго водорастворимого волоконного компонента происходит одновременно во время процесса крашения.

Изготовленный посредством соответствующего изобретению способа трудновоспламеняемый текстильный материал включает в себя предпочтительно, по меньшей мере, текстильный слой, состоящий из, по меньшей мере, от 10 до 60% целлюлозных волокон, от 10 до 60% водорастворимых волокон поливинилового спирта и от 10 до 60% волокон из группы трудновоспламеняемых химических волокон из синтетических полимеров или из группы протеиновых волокон, или смеси из волокон обеих групп.

Все %-данные в рамках данного изобретения - это весовые %, если особо не указано иное.

Предпочтительно к текстильному слою, в пересчете на вес до удаления волокон, примешивается часть от 1 до 25% химических волокон из горючих синтетических полимеров. Такого рода примешанными полимерами можно целенаправленно повлиять на определенные свойства текстильного материала, например, на поведение при истирании, или, соответственно, улучшить.

Предпочтительно для текстильного слоя используется пряжа, которая состоит из однородной смеси растворимых и нерастворимых компонентов штапельного волокна.

Согласно предпочтительной форме исполнения для текстильного слоя может быть использована пряжа, состоящая в основе и в утке из крученых нитей, причем, по меньшей мере, одна одиночная пряжа состоит из растворимого волоконного компонента и, по меньшей мере, одна одиночная пряжа из нерастворимого волоконного компонента.

Предпочтительно целлюлозные волокна делают трудновоспламеняемыми при помощи огнезащитного средства во время или после производства волокна.

Предпочтительно целлюлозные волокна выбраны из группы хлопка, конопли, льна, рами, вискозы, целлюлозного химического волокна (Rayon), купро (Cupro), ацетата, триацетата, модаля (Modal), лиоцелла (Lyocell) или смесей из них.

Предпочтительно трудновоспламеняемые химические волокна выбраны из синтетических полимеров группы пара-арамида, мета-арамида, ароматического ПЭС (PES), ПБИ (PBI), меламиновой смолы, новолоида (Novoloid), модакрила (Modacryl), огнеупорного полиамида FR, в чистом виде или смеси из них.

Предпочтительно протеиновые волокна выбраны из группы шерсти и шелка, в чистом виде или в смеси из них.

Предпочтительно использованная пряжа - это бесконечные элементарные нити из шелка, целлюлозы и химических волокон из синтетических полимеров, или пряжа изготовлена из бесконечной элементарной нити путем разрывного штапелирования или технологией прядения с вытяжкой и штапелированием.

Предпочтительно к пряже подмешаны антистатические волокна, или пряжа имеет с помощью антистатических филаментов полученные ткачеством решетчатые структуры, которыми можно достичь антистатических свойств.

Предпочтительно один или несколько волоконных компонентов окрашены в пряже крашением в прядильных фильерах, крашением в волокне, крашением гребенной ленты или окрашены в ткани.

Предпочтительно текстильный слой получается ткачеством, круглым вязанием, плоским вязанием или нетканой технологией.

Предпочтительно текстильный слой используется в виде простеганной комбинации с одним или несколькими текстильными слоями, в виде промежуточного изолирующего слоя, в виде многослойного материала или многослойного точечного соединения в соединении с одним или несколькими текстильными слоями и в качестве носителя для покрытий.

Предпочтительно текстильный материал включает в себя несколько текстильных слоев, причем, по меньшей мере, у одного текстильного слоя один волоконный компонент удален растворением с помощью протравной печати и, по меньшей мере, у другого текстильного слоя водорастворимый волоконный компонент удален промывкой.

Далее изобретение подробнее разъясняется при помощи рисунков и примеров. Показывают:

Фиг.1а: схематичное представление многослойного текстильного материала согласно изобретению,

Фиг.1b: текстильный материал из фиг.1а в поперечном разрезе,

Фиг.2а: поперечный разрез использованной в соответствующем изобретению текстильном материале пряжи с тремя различными волоконными компонентами перед использованием соответствующего изобретению способа,

Фиг.2b: пряжа по фиг.2а после проведения соответствующей изобретению обработки вытравной печатью и промывкой,

Фиг.3а: ткань с различными волоконными компонентами перед применением соответствующего изобретению способа,

Фиг.3b: ткань из фиг.3а после использования соответствующего изобретению способа вытравной печати и промывки, и

Фиг.4: поперечный разрез трехслойного многослойного материала защитной одежды согласно изобретению.

Фигуры 1а, 1b показывают трудновоспламеняемый текстильный материал, состоящий из четырех слоев, который может быть использован для трудновоспламеняемой защитной одежды, например, для пожарных.

Текстильный материал включает в себя четыре текстильных слоя, а именно: внешний слой 1, первый изолирующий слой 2, второй изолирующий слой 3 и подкладочный материал 4, образующий самый внутренний текстильный слой.

Оба изолирующих слоя 2, 3 имеют в этом примере исполнения воздушные камеры 5, сформированные таким образом, что один или несколько волоконных компонентов из готовых текстильных слоев позже снова удален (удалены) растворением из текстильного слоя с применением одного из ниже описанных различных вариантов способа. При этом воздушные камеры 5 улучшают изолирующие свойства текстильного материала и, тем самым, защиту от жара и пламени, однако при этом одновременно значительно может быть сокращен вес готовой защитной одежды и может оптимально перемещаться влага, а также дополнительно становится возможной неограниченная возможность вариантов дизайна.

Форма, размер и расположение воздушных камер 5, представленных на фигурах 1а, 1b лишь схематично, а также число и состав отдельных текстильных слоев могут изменяться при этом в широком диапазоне. Существенным является принцип, что из одного или нескольких текстильных готовых слоев один или несколько волоконных компонентов удаляются позже частично или полностью, чем соответственно сокращается толщина тех зон, в которых волокна были удалены.

Для изготовления соответствующего изобретению трудновоспламеняемого текстильного материала далее будут подробнее описаны три варианта способа.

Способ 1 (способ вытравной печати)

В способе вытравной печати травильная паста наносится определенным рисунком на текстильный слой и после сушки термически активируется при повышенных температурах так, что определенные волоконные компоненты могут быть вытравлены и позже снова удалены растворением из текстильного слоя.

Травильная паста состоит, например, из следующих компонентов:

- 170 частей п-толуолсульфокислоты (альтернативно могут быть использованы и другие травильные компоненты, как например, гидросульфат натрия/бисульфат натрия, метилсульфокислота или смесь алкилнафталинсульфокислоты)

- 80 частей глицерина

- 80 частей полигликоля 400

- 500 частой 5%-ного загустителя из муки-крупчатки или альтернативные загустители

- 170 частей воды

Травильная паста заданным узором набивается, в частности, ротационной трафаретной печатью на текстиль, состоящий, например, из целлюлозных и синтетических волокон, затем изделие высушивается на шпаннраме при 80°C. При последующей тепловой обработке при 190°C и времени вылеживания 40 секунд травильная паста термически активируется. Затем промывают, например, на промывной машине расправленным полотном и вымывают разрушенную составляющую из целлюлозного волокна, текстильный слой подвергают мыловке и сушат с помощью шпаннрамы или с помощью соответствующей текстильному слою сушильной аппаратуры и способа.

Способ 2 (вымывание водорастворимых ПВС-волокон)

В этом способе текстильный слой изготавливают из смеси нерастворимых в воде волокон и водорастворимых волокон поливинилового спирта (например Куралон К-II/Kuralon K-II). Смесь может иметься в форме волокон или пряжи. После изготовления текстильного слоя водорастворимый волоконный компонент вымывается в ограниченно кислом, водном растворе, который имеет значение рН между 4 и 5. Этот процесс промывки может длиться около 30 минут. Затем проводят процесс полоскания примерно 10 минут при 40°C. Волокно Куралон К-II (Kuralon K-II) растворяется полностью и без остатков. После этого производственного этапа текстильный слой натягивают на шпаннраме и сушат.

Вымывание растворимых волокон поливинилового спирта в смеси из трудновоспламеняемых волокон также может альтернативно проходить одновременно во время последующего способа крашения, пригодного для материала волокна.

Например, огнеупорные FR волокна вискозы в смеси из арамида, огнеупорной FR вискозы и поливинилового спирта могут быть окрашены с помощью джиггера (красильный аппарат струйного типа или KKV-способом - способом холодного крашения с вылеживанием) в черный цвет как указано далее:

Крашение в джиггере:

20 мин. предварительная промывка при 80°C с 1 г/л Kiralon Jet, 1 г/л карбонатом натрия. Затем проводят теплое и холодное полоскание.

Крашение с модулем ванны 1:20

Levafix dunkelblau(темно-синий) E-BNA 4%, Levafix rot(красный) E-BA 2%

80 г/л сульфата натрия, 10 г/л карбоната натрия, 3 г/л бикарбоната натрия, 1 г/л Albegal FFA, 1 г/л Persoftal L

Следующая кривая крашения описывает ход процесса крашения в отношении времени (мин), температуры (°C) и использования химикатов.

После крашения текстильный материал проходит холодное полоскание, подкисление с 1 мл/л уксусной кислоты (10 мин. при 40°C). Мыловку проводят с 1 г/л Kieralon JET при 90°C и 20 мин. Процесс крашения завершают последующим процессом теплого и холодного полоскания.

Во время этого процесса крашения наряду с окрашиванием трудновоспламеняемого FR волокна вискозы одновременно без остатка удаляется волокно поливинилового спирта.

Очевидно, что этот способ представляет собой очень эффективный текстильный способ производства. С помощью компонента поливинилового волокна дополнительно экономятся материальные затраты по сравнению с чистыми трудновоспламеняемыми волоконными смесями.

В зависимости от целей использования или, соответственно, последующей переработки, текстильный слой может далее пройти заключительную отделку, например, легкую отделку искусственной смолой для стабилизации и уменьшения заломов (н-р 70 г/л Knittex FÜR конц. 15 г/л хлорид магния, 0,5 г/л фторборат натрия, 60 г/л Ultratex 7359, 30 г/л Turpex VU, 3 г/л катализатор VUK), или масло- и водоотталкивающую отделку.

Способ 3 (комбинация способа вытравной печати и способа 2)

В этом способе изготавливают текстильный слой, состоящий, по меньшей мере, из трех волоконных компонентов, а именно:

- водорастворимых ПВС-волокон

- трудновоспламеняемых целлюлозных волокон и

- трудновоспламеняемых синтетических волокон.

Смесь из этих трех волоконных компонентов, в соответствии с текстильным процессом получения, или в форме волокна как нетканое изделие или в пряже, перерабатывают в текстильный слой. На текстильный слой набивают в соответствии с рисунком травильную пасту, как описано в способе 1. Затем текстильный слой сушат при 80°C и травильную пасту термически активируют на шпаннраме при 200°C и 40 секундах времени вылеживания.

В последующем процессе промывки при 80-95°C и 30 минутах на многокамерной промывной линии для промывки расправленным полотном одновременно на одном этапе процесса вымывается и удаляется компонент вытравленного целлюлозного волокна и волокно поливинилового спирта. После этого производственного этапа текстильную поверхность вытягивают на шпаннраме и сушат.

В зависимости от целей применения или, соответственно, дальнейшей переработки, текстильную поверхность можно дополнительно далее подвергнуть заключительной отделке, например, отделке искусственной смолой для стабилизации или масло- и водоотталкивающей отделке.

К описанной 3-ной смеси для улучшения стойкости к истиранию можно также подмешать малую долю, предпочтительно 5%-20%, стандартных синтетических волокон в качестве 4-го компонента, например, полиамидные волокна.

Результатом является экстремально легкий материал нового вида, состоящий из очень тонкой пряжи двойной смеси из трудновоспламеняемых целлюлозных и синтетических волокон (ПВС-волокна были полностью удалены) в комбинации с соответствующими рисунку участками в материале, состоящими только из синтетических волокон. Из текстильного слоя с 3-волоконными компонентами создан трехмерный текстильный слой, состоящий только лишь из двух или, соответственно, по аналогии с образцом, волоконных компонентов.

На фигурах 2a, 2b, 3a, 3b эта ситуация представлена наглядно.

Фигура 2а показывает пряжу в необработанном исходном состоянии, состоящую из водорастворимых ПВС-волокон, трудновоспламеняемых целлюлозных волокон и трудновоспламеняемых синтетических волокон. Фигура 2b показывает текстильный слой сверху в необработанном исходном состоянии.

Фигура 3а показывает пряжу из фигуры 2а, после того как водорастворимые ПВХ-волокна были удалены промывкой соответственно способу 3. Фигура 3b показывает текстильный слой из фигуры 2b, после того как текстильный слой был обработан полностью согласно способу 3, т.е. после того, как текстильный слой не только был освобожден от ПВС-волокон, но и также еще дополнительно был обработан способом протравной печати. Черные квадратные области соответствуют вытравленным местам. С помощью дополнительного удаления растворением трудновоспламеняемых целлюлозных волокон создаются (дополнительные) воздушные камеры, снижающие вес, дополнительно изолирующие и способствующие «дыханию».

Защитная одежда

Трудновоспламеняемая защитная одежда имеет предпочтительно несколько текстильных слоев. Произведенный с помощью соответствующего изобретению способа текстильный слой может быть использован предпочтительно как самый внутренний слой (подкладка) текстильного материала или, соответственно, защитной одежды. Могут быть также переработаны совместно несколько слоев. Например, в качестве носителя многослойного материала, изолирующего слоя и в качестве подкладочного слоя, который простеган вместе с изолирующим слоем до стеганой подкладки. Защитная одежда изобретения может также состоять из 3-слойного многослойного материала, причем каждый, один или два слоя состоит (состоят) из текстильного слоя, произведенного с помощью соответствующего изобретению способа, в частности, одного из ранее описанных способов 1-3. Далее, имеется возможность использовать соответствующие изобретению текстильные слои в качестве подложки для непосредственного нанесения покрытия любого рода.

Трудновоспламеняемая защитная одежда изобретения может включать в себя все виды защитной одежды:

куртки, пальто, брюки, рубахи, футболки-поло, пуловеры, жилеты, толстовки, футболки, носки, фартуки, перчатки, защитные шлемы и защитные головные уборы и всякие прочие элементы одежды, которые носят для защиты от жара, пламени, паразитной электрической дуги и подобных рисков, и которые скроены многослойно.

Пример 1:

Защитная одежда пожарных, состоящая из сменной куртки и сменных брюк, была изготовлена из следующей комбинации материалов:

А. внешний слой

В. Водоотталкивание новое

С. стеганая подкладка новая

А. внешний слой:

Внешний слой состоял из 100% арамида (Nomex Tough) 75/23/2 Nomex/Kevlar/P140 волокно анти-статик; 195 г/м² переплетение саржевое 2/1 Z рубчик; цвет темно-синий.

В. Водоотталкивающий многослойный материал

Скрепленный водной струей нетканый материал, состоящий из 50% арамид-волокна и 50% вискозы огнеупорной FR, весом 80 г/м² и толщиной 0,83 мм был аналогично способу 1 подвергнут набивке с помощью ротационной печати травильной пастой и повторяющимся рисунком, состоящим из округлых кругов диаметром 0,7 см с соответствующим отступом в 0,5 мм друг от друга. Затем набивной нетканый материал, скрепленный водной струей, был высушен при 80°C и термически обработан при 190°C в течение 40 секунд. Затем компонент разрушенной огнеупорной FR вискозы был вымыт. Результатом был 60 г/м² легкий флис, скрепленный с помощью водяной струи, из 50/50 арамид/огнеупорная FR вискоза с местами, состоящими только из 100% арамидного волокна. Путем удаления растворением вискозных волокон был не только сокращен вес, но и привнесена во флис лучшая изоляция, поскольку оставшиеся арамидные волокна сохраняют объем, а вместо огнеупорной FR вискозы в текстиль включается воздух. Этот новый текстильный слой затем был заламинирован ПУ-мембраной с помощью ламинирования горячим сплавлением (Hotmelt). Клей и мембрана имели совместно около 40 г/м², так что, в конце концов, был получен общий вес многослойного материала в 100 г/m².

С. Стеганая подкладка

Стеганая подкладка была изготовлена из нового скрепленного струей воды флиса, который был описан в В, в комбинации с новой покровной тканью. Новая покровная ткань была легкой подкладочной тканью из

-40% арамида 1,4 дтекс/51 мм длина штапеля (Nomex) окрашен в прядильных фильерах в темно-синий цвет

-40% огнеупорная FR вискоза 2,2 дтекс/51 мм длина штапеля (Lenzing FR) суровая белая

-20% поливиниловый спирт 2,2 дтекс/51 мм длина штапеля (Kuralon K-II)-волокно суровое белое.

Волокна были перед прядением однородно смешаны в установке смешения и обычным образом подвергнуты прядению по трехцилиндровому способу прядения в пряжу Nm 65/2. Эта пряжа затем была соткана с 23 нитями/см в основе и 23 нитями/см в утке в материал с 135 г/м². Цвет материала (текстильного материала) был меланжевый синий из-за смешения волокон.

Затем этот материал был обработан с помощью способа 3 следующим образом. Набивка ротационной печатью травильной пасты аналогично образцу с повторяющимся рисунком. Образец состоял из квадратов шахматной доски. Затем текстильный материал был высушен при 80°C и при 190°C 40 секунд термофиксирован. Затем в процессе примерно 20 минутной промывки промывным раствором со значением рН между 4 и 5 промыт и прополощен в процессе последующего полоскания около 10 минут при 40°C. После этого производственного этапа текстильный материал был натянут на шпаннраму и высушен. Результатом был текстильный материал с конечным весом 90 г/м², состоящий из очень легкой поверхности из 50/50 арамид/огнеупорная FR вискоза в меланжевых синих и темно-синих квадратах из 100% арамидного волокна. С помощью применения способа 3 был получен материал нового вида, отличающийся не только по весовым характеристикам и исполнению, но и оптически от исходного изделия. Дается ссылка на фигуры 2a-3b.

Теперь этот новый материал был простеган ромбами с новым флисом, скрепленным струей воды, изготовление которого было описано в В, красной простегивающей нитью из 100% ПЭС.

Результатом была экстремально легкая стеганая подкладка с общим весом около 150 г/м².

Компоненты А, В, С были собраны вместе в композицию для пожарных. Эта новая композиция была проверена в сравнении с оригинальной композицией согласно требованиям EN 469 Feuerwehrschutzbekleidungsnorm (стандарт защитной одежды пожарных), а также с использованием других важных параметров, которые будут описаны далее. Пробы были подвергнуты предварительной отделке согласно EN 6330 5×60°C+барабанная сушка при нормальной температуре. Результаты показывают, что новая композиция, несмотря на то, что она легче на 85 г/м², предлагает равнозначное защитное действие при улучшенной физиологической функциональной способности. Для защитной одежды в форме костюма потребовалось около 5 погонных метров материала, это дало значительную экономию веса всего костюма в примерно 637 г! Далее оказалось, что текстильный материал изобретения поглощает меньше влаги и также быстрее сохнет. В качестве способа испытания на гигроскопичность текстиля применялся тест GATS (Gravimetric absorbency testing system).

Влага имеет значительное влияние на уровень защиты персональной защитной одежды. Ряд независимых исследований подтверждает, что защитная одежда с меньшей влажностью в системе предлагает лучшее защитное действие, именно если носящий подвергается в течение продолжительного промежутка времени меньшему действию жара от излучения. Меньшая гигроскопичность имеет также преимущества в отношении свойств по уходу за защитной одеждой, в частности, на поведение при сушке после промышленной стирки. Защитная одежда пожарных, высыхающая быстрее, после ее использования может снова послужить быстрее и, тем самым, дает существенные дополнительные преимущества пожарному. Дается ссылка на таблицу 2.

Таблица 2

Общий вес г/м² Проникновение жара от пламени [сек] Проникновение жара от излучения [сек] Сопротивление прохождению водяного пара
RET
[м²Па/Вт] GATS тест
[г/г] после 20 сек Время сушки [мг] после 20 мин Новая композиция
Outershell 195г/м²
Многослойный материал новый 100 г/м²
Стеганая подкладка новая 150 г/м² 445 16,2 18,5 14,0 2,1 210 Композиция с оригинальной тканью Outershell 195 г/м²
многослойный материал 120 г/м²
стеганая подкладка 215 г/м² 530 16,1 18,7 20,7 2,0 425

Огнезащита:

Как многослойный материал В, так и стеганая подкладка С была протестирована по EN ISO 15025 Verfahren A (Способ А) на воздействие пламенем на поверхность и не смогла воспламениться.

При воздействии пламенем на поверхность материала ткань хоть и обуглилась, но сохранила структуру, показала отсутствие образования дыр и далее продолжала исполнять функцию полноценного барьера от пламени.

Время догорания и прекращение тления материала были протестированы по EN ISO 15025 Verfahren A (Способ А). Материал показал в направлении основы 0 секунд и в направлении утка 0 секунд время догорания. (По норме разрешается 2 секунды).

Обобщая, можно сказать, что новая трудновоспламеняемая защитная одежда изобретения предлагает не только равнозначную защиту от жара и пламени, но и, прежде всего, сильно сокращает вес защитной одежды и, как следствие, также и физиологическое воздействие на носящего. Дышащая активность достигает максимума и, тем самым, предотвращает риск смертельного стресса от жары.

Пример 2:

Трудновоспламеняемая защитная одежда для защиты от паразитной электрической дуги была изготовлена из следующего 3-слойного многослойного материала:

A. новый внешний слой

B. дышащая мембрана

C. новая вязаная изнанка

A. Новый внешний слой:

Ткань была изготовлена из

- 25% арамид 1,4 дтекс/51 мм длина штапеля (Nomex) окрашен при фильерном прядении в темно-синий цвет

- 55% огнеупорная FR вискоза 2,2 дтекс/ 51 мм длина штапеля (Lenzing FR) суровая белая

- 20% поливиниловый спирт 2,2 дтекс/ 51 мм длина штапеля (Kuralon K-II)волокно суровое белое.

Перед прядением волокна были однородно перемешаны в установке смешения и традиционным образом подвергнуты прядению способом трех-цилиндрового прядения в пряжу Nm 42/2. Эта пряжа была затем соткана с 25 нитями/см по основе и 25 нитями/см по утку в материал 250 г/м². Цвет материала путем смешения волокон был меланжевый синий.

Этот материал затем с помощью способа 2 был промыт в 30 минутном процессе промывки промывным раствором со значением рН между 4 и 5 и прополощен в последующем процессе полоскания примерно 10 минут при 40°C, омылован и прополощен. Волокна поливинилового спирта были удалены без остатка. После этого производственного этапа ткань была натянута на шпаннраме и высушена. Результатом был текстильный материал с конечным весом 200 г/м², состоящий из очень легкой поверхности из 35/65 арамид/огнеупорная FR вискоза меланжевого синего цвета. Путем применения способа 2 был изготовлен материал нового вида, отличающийся не только по весовыми параметрам, но и по исполнению и оптически (немного более темный меланжевый синий цвет) от исходного изделия.

С. Новая вязаная изнанка:

Трикотаж ординарное джерси (Single Jersey) с 70 г/м² был произведен на кругловязальной машине класса E24 из следующей пряжи:

Пряжа трех-цилиндрового прядения: однониточная пряжа Nm 50/1, состоящая из:

50% арамидные волокна 1,7 дтекс 51 мм длина штапеля темно-синий цвет

50% волокна поливинилового спирта 2,2 дтекс 51 мм длина штапеля.

Пряжа имела внешний вид меланжевой окраски.

Затем доля волокон поливинилового спирта была полностью удалена из трикотажа способом 2. Трикотаж был промыт в 20-минутном процессе промывки промывным раствором со значением рН между 4 и 5 и затем в последующем процессе полоскания прополощен примерно 7 минут при 40°C, омылован и прополощен. После этого производственного этапа трикотаж был высушен на ленточной сушилке, которая предназначена, прежде всего, для очень легкого трикотажа, кромки были проклеены, и был намотан на рулон. Результатом был темно-синий текстильный слой конечного веса 35 г/м², состоящий из 100% арамидных волокон. С помощью использования способа 2 был произведен материал нового типа, значительно отличающийся не только весовыми параметрами, но и, прежде всего, по рыхлости и линейной плотности, а также и по цвету и оптически от исходного продукта. Удивительным было также то, что путем удаления растворением волокна поливинилового спирта ширина изделия стала шире на примерно 20 см!

Затем новые текстильные поверхности А и С были заламинированы Hotmelt-ламинированием с ПТФЭ-бикомпонентной мембраной. Клей и мембрана имели совместно примерно 45 г/м², так что, в конце концов, был получен общий вес многослойного материала в 280 г/м².

Такого рода 3-слойный многослойный материал представлен на фигуре 4. Там новый внешний слой А обозначен ссылочным обозначением 1, мембрана В - 6, клей - 7 и новая трикотажная подкладка С - 8.

Этот многослойный материал был протестирован на действие электрической паразитной дугой согласно EN ISO 61482 1-2 4 кА и 7 кА. Многослойный материал выполнил с удовлетворительными показаниями необходимые требования по Штоллю (Stoll) (кривая Штолля) для 4 кА и также требования для 7 кА.

Обычные композиции варьируются в классах весов примерно 400-500 г/м², чтобы достичь класса 2 согласно EN ISO 61482 1-2. Кривая Штолля - это кривая из термической энергии и времени, которая получается из вычислений ранее названных возможных ожогов 2-й степени кожи человека.

Дышащая активность, комфорт и термофизиологические результаты испытаний:

Многослойный материал изобретения был протестирован на дышащую активность, комфорт и термофизиологические свойства.

Результат показал очень низкое сопротивление прохождению водяного пара. Следовало особо отметить необычно хорошую способность к сплавлению швов с 3-слойной лентой для герметизации швов. Даже после 25 промышленных промывок по ISO 15797 60°C и барабанной сушки швы были при 60.000 Па непроницаемыми. Эту великолепную сплавляемость можно объяснить очень открытой структурой нового трикотажа.

Другое существенное преимущество новой защитной одежды из полученного многослойного материала - это сокращение стоимости, поскольку волокна поливинилового спирта значительно дешевле, чем арамиды или огнеупорная FR вискоза, и в пряже эти дорогие волокна были заменены существенными долями волокон поливинилового спирта. Дополнительный процесс промывки для удаления растворением волокон дает, тем не менее, дополнительную статью расходов, однако при производстве текстиля так или иначе необходима мокрая отделка, чтобы стабилизировать усадку при стирке (в основном, вызвана огнеупорным FR вискозным волокном), и дать текстилю свободную усадку. Поскольку в названной смеси не использовали плавящихся волокон, то невозможна термическая фиксация, как для ПЭС-материалов.

В заключении можно сказать, что новая трудновоспламеняемая защитная одежда изобретения, состоящая из нового 3-слойного многослойного материала, предлагает не только замечательную защиту от электрической паразитной дуги, но и, прежде всего, также является очень легкой и дышащей. Многослойный материал наощупь необычайно мягок и приятен по сравнению с обычными 3-слойными многослойного материалами на основе 100% арамидных волокон и бикомпонентных-ПТФЭ-мембран. Прежде всего, благодаря новой изнанке достигают выдающейся сплавляемости и герметичности швов.

Пример 3

Трудновоспламеняемая защитная одежда в форме двухслойного головного защитного шлема для использования пожарными была изготовлена следующим образом:

Интерлок-трикотаж с 190 г/м² был изготовлен на кругловязальной машине класса E24 из следующей пряжи:

Пряжа трехцилиндрового прядения: однониточная пряжа Nm 50/1, состоящая из:

- 40% арамидное волокно 1,7 дтекс 51 мм длина штапеля, темно-синяя

- 40% огнеупорное FR вискозное волокно 2,2 дтекс 51 мм длина штапеля, суровая белая

- 20% волокна поливинилового спирта 2,2 дтекс 51 мм длина штапеля, суровая белая.

Получившийся трикотаж имел внешний вид меланжевой окраски.

Затем данный материал был отделан с помощью способа 3 следующим образом. Набивка травильной пасты аналогично повторяющемуся рисунку с помощью ротационной печати. Этот рисунок состоял из квадратов шахматной доски шириной 2 см. Затем текстильная поверхность была высушена при 80°C и термообработана при 190°C 40 секунд. После этого была промыта в ходе примерно 20 минутного процесса промывки промывным раствором со значением рН между 4 и 5 и в последующем процессе полоскания примерно 10 минут при 40°C прополощена, омылена и прополощена. После этого производственного этапа текстильный материал был натянут на шпаннраму и высушен. Результатом был текстильный материал с конечным весом 114 г/м², состоящий из очень легкой рельефной поверхности из 50/50 арамид/огнеупорная FR вискоза в меланжево-синих и темно-синих квадратах из 100% арамидного волокна.

Использованием способа 3 был произведен трудновоспламеняемый трикотаж нового вида, отличающийся не только по весовым характеристикам и по исполнению, но и, прежде всего, оптически от исходного продукта.

Затем этот трикотаж нового вида был переработан в два слоя в головной защитный шлем и испытан по EN ISO 13911 Защитные шлемы для пожарных.

Комбинированный материал, несмотря на малый вес, выполнил требования норм с очень хорошими результатами.

Новый трикотаж имеет в двойном слое многократно более высокую воздухопроницаемость при меньшем весе, чем необработанный оригинальный трикотаж.

Чем выше воздухопроницаемость, тем меньше риск стресса от жары или теплового удара. Дополнительно было оказано влияние на свойства трикотажа при сушке после стирки в наивысшей мере по воздухопроницаемости. (EN ISO 9237)

Аламбета (Alambeta) - теплопроводность:

Трикотаж изобретения был испытан на его комфортные свойства.

Метод испытания Аламбета (Alambeta) измеряет пропускание тепла тела через материал. Испытуемый образец размещается между двумя пластинами. Одна из обеих пластин имеет температуру окружающей среды, а другая нагревается до 35°C, чтобы имитировать температуру кожи. Градиент температур создается, если верхний теплый цилиндр неожиданно опускают на пробу материала. Текстиль с высоким коэффициентом проникновения жара ощущаются более холодным и, следовательно, делает материалы более приятными в носке, особенно в жарких климатических условиях. Трикотаж изобретения показывает наивысший коэффициент проникновения жара и, поэтому, ощущается более холодным. Однако, требования защитного действия, проверенные по EN ISO 13911 на воздействие жара от излучения в 20 кВт, обеспечиваются абсолютно.

Дается ссылка на Таблицу 3

Сопротивление прохождению водяного пара RET:

С помощью модели кожи можно измерить прохождение жара и влаги через ткань. Она состоит из микропористой пластины, которая имитирует кожу человека и может выделять водяной пар. Аппарат установлен в климатической камере с постоянными климатическими условиями и специфицированным воздушным потоком, который проводится через анализируемый образец.

Сопротивление прохождению водяного пара (RET) -это измеряемая величина, показывающая сопротивление текстильного материала водяному пару. Чем меньше RET, тем меньше сопротивление, тем выше перенос водяного пара через текстильный материал. Значение измеряется по ISO 11092 с помощью модели кожи. RET часто также обозначается как дышащая активность материалов.

Трикотаж изобретения показывает в двуслойной комбинации самый малый RET, наивысший перенос водяного пара через материал и поэтому является лучшим материалом по дышащей активности и комфорту при ношении в сравнении с оригинальным, необработанным текстилем.

Дается ссылка на Таблицу 3

Таблица 3 - трикотаж результаты испытаний

Коэффициент проникновения жара Alambeta
[Втм^-2с1/2K^-1] Воздухо-проницаемость
[л/м²с] Сопротивление прохождению водяного пара RET [м²Па/Вт] Двуслойный трикотаж после обработки 155 1500 6,2 Оригинальный, необработанный двуслойный трикотаж 128 430 10,5

Изобретение относится к способу изготовления трудновоспламеняемого текстильного материала для защитной одежды. Описан способ изготовления многослойного материала для защитной одежды для защиты от жары и пламени, причем многослойный материал включает в себя по меньшей мере один текстильный слой, состоящий из трудновоспламеняемых волокон из синтетических полимеров и целлюлозных волокон, причем синтетические полимеры выбраны из группы пара-арамида, мета-арамида, ароматических ПЭС, ПБИ, меламиновой смолы, новолоида, модакрила, огнеупорного полиамида FR, в чистой форме или смеси из них, при этом текстильный слой подвергают этапу обработки, при котором по меньшей мере один волоконный компонент по меньшей мере частично удаляют растворением из текстильного слоя. Также описаны трудновоспламеняемый текстильный материал для защитной одежды и трудновоспламеняемая защитная одежда. Технический результат: повышенная огнестойкость и сниженная физиологическая нагрузка текстильного материала для защитной одежды. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 табл., 7 ил.

1. Способ изготовления многослойного материала для защитной одежды для защиты от жара и пламени, причем многослойный материал включает в себя по меньшей мере один текстильный слой, состоящий из трудновоспламеняемых волокон из синтетических полимеров и целлюлозных волокон, причем синтетические полимеры выбраны из группы пара-арамида, мета-арамида, ароматических ПЭС, ПБИ, меламиновой смолы, новолоида, модакрила, огнеупорного полиамида FR, в чистой форме или смеси из них, при этом текстильный слой подвергают этапу обработки, при котором по меньшей мере один волоконный компонент по меньшей мере частично удаляют растворением из текстильного слоя.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один волоконный компонент удаляют растворением из трудновоспламеняемого текстильного слоя с помощью вытравной печати.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что на трудновоспламеняемый текстильный слой наносят травильную пасту, которая разъедает целлюлозные волокна, если травильную пасту активируют при температурах выше 150°C.

4. Способ по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что трудновоспламеняемый текстильный слой включает в себя водорастворимый волоконный компонент, причем трудновоспламеняемый текстильный слой подвергают этапу обработки, при котором водорастворимый волоконный компонент по меньшей мере частично вымывают из трудновоспламеняемого текстильного слоя.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что водорастворимый волоконный компонент состоит из волокон поливинилового спирта, причем вымывание волокон поливинилового спирта проводят ограниченно кислым водным раствором, имеющим значение рН между 4 и 5.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что трудновоспламеняемый текстильный слой включает в себя как первый волоконный компонент, удаляемый растворением с помощью травильной пасты из трудновоспламеняемого текстильного слоя, так и второй водорастворимый волоконный компонент, вымываемый водным раствором из трудновоспламеняемого текстильного слоя, причем как первый волоконный компонент обработкой с помощью вытравной печати, так и второй водорастворимый волоконный компонент обработкой с помощью промывки удаляют из текстильного стоя.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что удаление растворением обработанного травильной пастой первого волоконного компонента и второго водорастворимого волоконного компонента производят одновременно на одном этапе промывки.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что удаление растворением обработанного травильной пастой первого волоконного компонента и второго водорастворимого волоконного компонента производят одновременно во время процесса крашения.

9. Трудновоспламеняемый текстильный материал для защитной одежды для защиты от жара и пламени, изготовленный по способу согласно одному из пп.1-8.

10. Трудновоспламеняемый текстильный материал по п. 9, отличающийся тем, что текстильный слой состоит по меньшей мере из 10-60 вес.% целлюлозных волокон, 10-60 вес.% водорастворимых волокон поливинилового спирта и 10-60 вес.% волокон из группы трудновоспламеняемых волокон из синтетических полимеров.

11. Трудновоспламеняемый текстильный материал по п. 9 или 10, отличающийся тем, что текстильный материал включает в себя множество текстильных слоев, причем по меньшей мере у одного текстильного слоя волоконный компонент удален растворением с помощью вытравной печати и по меньшей мере у другого текстильного слоя водорастворимый волоконный компонент удален промывкой.

12. Трудновоспламеняемая защитная одежда для защиты от жара и пламени, состоящая по меньшей мере большей частью из трудновоспламеняемого текстильного материала по одному из пп. 9-11.