Пакет материалов для огнетеплозащитной одежды Российский патент 2024 года по МПК D03D15/00 

Изобретение относится к легкой промышленности, а именно к огнезащитным материалам, и может быть использовано, для пошива спецодежды при обеспечении защиты от опасных и вредных производственных факторов огня, повышенной температуры, искр и брызг расплавленного металла, тепловых потоков большой интенсивности и т.п.

Повышение теплозащитных и огнестойких свойств верхней одежды, соответствующей реальным условиям эксплуатации и обоснованным требованиям, является наиболее актуальным для сохранения жизни и здоровья, а также обеспечения жизнедеятельности человека. Чтобы повысить уровень теплоизоляции и защитить человека от высокотемпературных воздействий, необходим негорючий и исключающий потери тепла материал. А еще идеально, если он будет устойчивым к перепадам температур, влаге, механическим воздействиям, не вызовет сложностей при пошиве и будет долго служить.

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.

Известен пакет материалов для теплозащитной одежды (RU 2091097, кл. А61В 17/00, А41 13/00, 1995 г), 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, а также внутренние части, имеющие три последовательно расположенные волокнистые изоляционные слои, второй из которых выполнен из нетканого текстильного материала, а третий - из ткани на основе целлюлозосодержащих волокон. Наружная часть пакета имеет дополнительно два слоя полимерной пленки. 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. 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%. Ткань из кремнийсодержащих волокон и нетканый материал на основе кремнийсодержащих волокон выполнены из волокна с содержанием диоксида кремния от 94,0 до 99,99%.

Недостаток известного материала заключается в сложности процесса изготовления пакета, а наличие в нем кремнийсодержащих волокон снижает доступность для широкого применения при пошиве спецодежды для защиты пожарных, работающих в зоне огня, повышенных температур и др. экстремальных условиях. Кроме того, плотность материалов, использованных в пакете, имеет чрезмерно большой вес, что сказывается на излишне большом весе спецодежды. Большой вес одежды негативно отражается при выполнении функциональных обязанностей пожарных.

Из уровня техники известен огнезащитный материал (RU 179785, кл. D03D15/00, 2017 г), состоящий из внешнего огнезащитного слоя, теплоизолирующего слоя, паро-влагоизолирующего слоя, размещенного между внешним огнезащитным слоем и теплоизолирующим слоем, и армирующий огнезащитный слой, выполненный из термостойких волокон. Теплоизолирующий слой проволоконен иглопробивным способом термостойкими волокнами армирующего огнезащитного слоя, а огнезащитный слой, теплоизолирующий слой, паро-влагоизолирующий слой и армирующий огнезащитный слой скреплены негорючими арамидными нитями. Огнезащитный материал простеган (прострочен) термостойкими нитями (преимущественно арамидными), что обеспечивает прочность и термостойкость соединения слоев.

Внешний огнезащитный слой может быть выполнен из базальтовых волокон или из стекловолокон. Теплоизолирующий слой может быть выполнен из полиакрилонитрильных окисленных волокон или из кремнеземных волокон. Паро-влагоизолирующий слой выполнен из прорезиненной ткани или полиэфирной пленки. Армирующий огнезащитный слой выполнен из базальтовых волокон или из стекловолокон.

Известный огнезащитный материал сложный в изготовлении, из-за наличия дополнительной операции обработки теплоизолирующего слоя способом иглопробивного проволоконивания волокнами армирующего огнезащитного слоя.

Прототипом изобретения является огнестойкий пакет материалов для одежды (KZ 431502, кл. A41D27/02, A41D31/02, A62B17/00, A41D13/00, 2016 г.), состоящий из наружной части в виде многослойного материала, внешний слой которого выполнен из кремнеземной ткани, а последующие слои соединены между собой волокнистыми материалами и внутреннюю часть из хлопчатобумажного сатина. Последующие слои наружной части выполнены из метаарамидных волокон и волокон шерсти, скрепленные между собой иглопробиванием. Все слои скреплены между собой по швам одежды.

Недостатком известного патента является невысокие эксплуатационные характеристики материала, т.к. метаарамидное волокно грубое, оно может нанести вред человеческому организму при использовании одежды. Кроме того использование в пакете кремнеземного материала, который является дифицитным и дорогостоящим, что влияет на широкое применение данного материала.

Проблемой изобретение является разработка нового пакета материалов для огнетеплозащитной спецодежды, путем устранения недостатков известных материалов.

Техническим результатом изобретения является обеспечение эксплуатационных характеристик материала не уступающих требованиям стандартам пошива защитной одежды для пожарников, а также расширение функциональных возможностей и ассортимента огнетеплозащитных материалов.

Поставленная проблема и заявленный технический результат достигаются за счет того, что огне-теплозащитный материал для одежды выполнен многослойным. Согласно изобретению, огнетеплозащитный материал выполнен из объединенных друг с другом пакетов материала, каждый из которых сформирован из двух огнеупорных слоев стеклоткани, между которыми размещен теплоизолирующий слой из холста базальтового штапелированного волокна. Каждый пакет прошит термостойкими нитями с образованием продольных и поперечных строчек. Пакеты объединены друг с другом таким образом, чтобы продольные и поперечные строчки одного пакета располагались в межстрочном пространстве продольных и поперечных строчек другого пакета

Стеклоткань для огнеупорного слоя выполнена на основе конструкционной стеклоткани марки Т-13, толщиной 0,3 мм, полотняным переплетение нитей.

Слой базальтового штапелированного волокна выполнен толщиной от 20 до 27 мм из тонкого и/или супертонкого волокна диаметром от 1 до 9 мкм и длиной волокна от 10 до 80 мм. При этом уменьшение толщины слоя приведут к пониженной теплозащите, а при превышении толщины свыше 27 мм пакет будет чрезмерно толстым, что не позволит его использовать для пошива одежды, а также затруднит движения человека при эксплуатации специальной одежды.

Промежутки между строчками, выполненными термостойкими нитями, целесообразно выполнять от 7 до 10 см, а длину стежка от 2 до 5 мм. Предложенные характеристики стежков и строчек соответствует улучшению теплозащитных свойств огнетеплозащитного материала, а, следовательно, и одежды.

Выбор расстояния между строчками 7 см. и 10 см. обусловлен тем, что при уменшении размера расстояния между строчками менее 7 см - пакет излишне сжимается, уменьшая тем самым циркуляцию воздуха между пакетами, значительно снижая уровень аккумулирования тепла. При увеличении расстояния между строчками больше 10 см пакет сжимается, что делает пакет черезвычайно толстым, затрудняя пошив одежды изнего, а также его использование, т.к. работать в такой одежде будет очень неудобно из-за затруднения движения.

Толщина пакета после прострочки составляет от 5,9 до 7,7 мм, что позволяет использовать данный материал для пошива спецодежды.

В теплоизолирующий слой дополнительно могут быть включены волокна: метаарамидное и/или холлофайбер и/или синтепон, и/или грубая шерсть. Разные составы теплоизоляционного слоя используют при пошиве спецодежды или верхней одежды для различного назначения, расширяя тем самым функциональные возможности и ассортимент материала для пошива специальной одежды.

Выполнение огне-теплозащитного материала в виде объединенных друг с другом пакетов повышает огне-теплозащитного свойства материала, путем перекрытия тех участков, где проложены строчки, тем самым обеспечивая защиту по всей поверхности пакета, что даёт расширение как функциональных возможностей, так и расширение ассортимента огне-теплозащитных материалов.

Использование в качестве огнестойкого слоя стеклоткани также расширяет возможность использования огнетеплозащитных материалов за счет доступности и дешевизны стеклоткани, при этом характеристики огне-теплозащитного материала улучшились по сравнению с прототипом.

Использование в качестве теплоизолирующего слоя холста базальтового штапелированного волокна придаёт легкость одежды и уменьшает себестоимости готовой продукции.

Объединение пакетов друг с другом попарно таким образом, чтобы продольные и поперечные строчки одного пакета располагались в межстрочном пространстве продольных и поперечных строчек другого пакета позволяют улучшить микроклимат под одеждой. За счет образования зазоров между слоями объединенных друг с другом пакетов происходит циркуляция тепла и воздуха

Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами, где на фиг. 1 – представлен огнетеплозащитный материал; на фиг. 2 – продольный разрез огнетеплозащитного материала.

Огнетеплозащитный материал представлен следующими позициями:

1 – верхний огнеупорный слой, выполненный из стеклоткани, например, Т-13;

2 – теплоизолирующий слой, выполненный из холста базальтового штапелированного волокна;

3 – нижний огнеупорный слой;

4 – первый пакет

5 – второй пакет;

6 – продольная строчка, выполненная термостойкими нитями;

7 – поперечная строчка, выполненная термостойкими нитями;

8 - огнетеплозащитный материал из объединенных между собой двух пакетов.

Огнетеплозащитного материала изготовляли следующим образом.

Предварительно были приготовлены образецы пакетов, где в качестве огнеупорного слоя 1 и 3 взята конструкционная стеклоткань Т-13 толщиной 0,3 мм полотняного переплетения. Эта марка стеклоткани является более прочная, чем другие, поскольку изготовлена в виде холста. Теплоизолирующий слой 2 из штапелированного базальтового холста толщиной от 20 до 27 мм равномерно укладывали между двумя слоями 1 и 3 стеклоткани и прошивали весь пакет термостойкими нитями прямострочной универсальной машиной фирмы JACK со скоростью вращения 4500 об/мин с образованием продольных строчек 6 и поперечных строчек 7.

Образцы были сшиты тремя различными длинами стежков (2 мм., 3,5 мм. и 5 мм.). Расстояние между строчками 7 и 10 см.

Пример 1.

Для формирования огне-теплозащитного материала для верхней спецодежды в качестве огнеупорного слоя 1 и 3 для пакетов выбрана стеклоткань марки Т-13, толщиной 0,3 мм, а в качестве теплоизолирующего слоя 2 – тонкое базальтовое штапельное волокно с диаметром волокна от 4 до 9 мкм, длиной штапелированного волокна от 10 до 80 мм и плотностью 26-36 кг/м³, воздухопроницаемостью - 1,65 дм³см²/сек, теплопроводностью - 0,048 Вт/м*К. Штапелированные волокна перепутаны из скрепленного между собой в виде холста толщиной 27 мм. Уложенные друг на друга слои 1, 2 и 3 были прострочены термостойкими нитями стежком в 5 мм прямыми продольными строчками 6 и поперечными строчками 7 с межстрочным расстоянием 10 см.

После прострочки пакет уменьшился по толщине до 7,2 мм.

Для получения огнетеплозащитного материала 8 пакет 1 накладывали на пакет 2 таким образом, чтобы продольная строчка 6 первого пакета 4 была расположена между двумя продольными строчками 6 второго пакета 5, а поперечная строчка 7 первого пакета 4 была расположена между двумя поперечными строчками 7 второго пакета 5.

Таким образом, теплоизоляционные свойства огнетеплозащитного материала значительно повышаются за счет объединения пакетов.

Теплоизоляционные свойства одежды во многом определяются толщиной пакета, которая включает толщину материалов и воздушные прослойки. Исходя из этого, за счет увеличения толщины воздушных прослоек в одежде можно повысить ее термическое сопротивление.

Пример 2.

Второй образец огне-теплозащитного материала формировали аналогично примеру 1, но в качестве теплозащитного слоя выбрано супертонкое базальтовое штапельное волокно с диаметром волокна от 1 до 3 мкм, длиной штапелированного волокна от 10 до 50 мм, плотностью 18-25 кг/м³, теплопроводностью 0,035-0,036 Вт м С. Штапелированные волокна перепутаны и скрепленного между собой в виде холста толщиной 20 мм. Прострачивали пакет термостойкими нитями стежком 2 мм прямыми продольными и поперечными машинными строчками 6 и 7 с межстрочным расстоянием 7 см.

После осуществления прострочки пакет стал толщиной 5,9 мм.

Результаты испытаний огне-теплозащитного материала приведены в таблицах.

Характеристика стеклоткани

Таблица - 1

Стекло-ткань Толщина, мм. Поверхностная плотность, г/м² Основа,
Н (кгс.) Уток,
Н (кгс.) Ширина, см. Вид переплетения Т-13 0,27 (±0,03) 260 (±15) 1100 (112) 900
(92) 100 Полотняное

Характеристика базальтового штапельного волокна

Таблица - 2

Характеристика Единица измерения Холст БСТВ
(Базальтовое супертонкое волокно) Холст БТВ
(Базальтовое тонкое волокно) Диаметр волокон мкм. 1 - 3 4 - 9 Длина волокон мм. 10 - 50 10 - 80 Плотность кг/м³ 18 - 25 26 - 36 Теплопроводность, при 300°К Вт м°С 0,035–0,036 0,037 - 0,041 Температура применения °С –200… +800 –200… +800

Уровень теплопроводности и толщина пакетов 1 и 2 были определены и проверены в лабораторных условиях и доказано, что материал соответствует показателям утвержденных стандартов (ГОСТ Р 53264-2019), что позволяет его использовать для пошива специальной верхней одежды, например, для пожарников или для работы в горячих цехах.

Изобретение относится к легкой промышленности, а именно к огнезащитным материалам, и может быть использовано, для пошива спецодежды при обеспечении защиты от опасных и вредных производственных факторов огня. Пакет материалов для огнетеплозащитной одежды выполнен многослойным, из объединенных друг с другом пакетов 4 и 5, каждый из которых сформирован из двух огнеупорных слоев 1 и 3 стеклоткани, между которыми размещен теплоизолирующий слой 2 из холста базальтового штапелированного волокна. Каждый пакет 4 и 5 прошит термостойкими нитями с образованием продольных 6 и поперечных строчек 7. Пакеты 4 и 5 объединены друг с другом таким образом, чтобы продольные 6 и поперечные строчки 7 одного пакета 4 располагались в межстрочном пространстве продольных 6 и поперечных строчек 7 другого пакета 5. Техническим результатом изобретения является обеспечение эксплуатационных характеристик материала не уступающих требованиям стандартам пошива защитной одежды для пожарников, а также расширение функциональных возможностей и ассортимента огнетеплозащитных материалов. 5 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.

1. Огнетеплозащитный материал для одежды, выполненный многослойным, отличающийся тем, что он выполнен из объединенных друг с другом пакетов материала, каждый из которых сформирован из двух огнеупорных слоев стеклоткани, между которыми размещен теплоизолирующий слой из холста базальтового штапелированного волокна, при этом каждый пакет прошит термостойкими нитями с образованием продольных и поперечных строчек, пакеты объединены друг с другом таким образом, чтобы продольные и поперечные строчки одного пакета располагались в межстрочном пространстве продольных и поперечных строчек другого пакета.

2. Огнетеплозащитный материал по п. 1, отличающийся тем, что стеклоткань огнеупорного слоя выполнена на основе конструкционной стеклоткани марки Т-13, толщиной 0,3 мм, с полотняным переплетением нитей.

3. Огнетеплозащитный материал по п. 1, отличающийся тем, что слой базальтового штапелированного волокна выполнен толщиной от 20 до 27 мм из тонкого и/или супертонкого волокна диаметром от 1 до 9 мкм и длиной волокна от 10 до 80 мм.

4. Огнетеплозащитный материал по п. 1, отличающийся тем, что промежутки между строчками выполнены от 7 до 10 см, а длина стежка составляет от 2 до 5 мм.

5. Огнетеплозащитный материал по п. 1, отличающийся тем, что толщина одного пакета после прострочки составляет от 5,9 до 7,7 мм.

6. Огнетеплозащитный материал по п. 1, отличающийся тем, что в теплоизолирующий слой дополнительно включены волокна: метаарамидное и/или холлофайбер и/или синтепон, и/или грубая шерсть.