Теплозащитный многослойный материал

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5014149/12 (22} 26.11.91 (46) 15.10.93 Бюп Ию 37 — 38 (71) Центральный научно-исследовательский институт шерстяной промышленности (72) Огнев ВА; Ефимова ЕЛО.; Осадчая Т.M.;

Маркичева З.К; Крашенинникова В.И.; Мычко АА;

Бегун В.П. (73) Научно-производственный комплекс ЦНИИШерсть" (54) ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ МНОГОСЛОЙНЫЙ

МАТЕРИАЛ (57) Использование: преимущественно для спецодежды в условиях работы с высокими температура(19) RU (11) 2001176 С1 (51) 5 D04H1 46 ÂÇÇВ15 00

Aа D )Зонг ми. Сущность изобретения: в многослойном материале наружные и внутренние слои, состоящие по меньшей мере из одного слоя, выполнены ткаными из смеси огнезащищенного шерстяного волокна и

;claim."; :iiioi é химичес„. tube . при соотношении соответственно 30 . 70 — 70: 30, промежуточные слои, состоящие по меньшей мере из одного слоя выполнены неткаными из углеродных волокон, поверхностная плотность наружной ткани 300 — 760 г/кв и, внутренней — 200 — 600 г/кв.м, промежуточ— ного слоя 65 — 230 г/квм. Иголопрокалывание для соединения слоев осущ ствляют как со стороны наружной, так и внутренней ткани на глубину 2/3—

3/4 толщины слоистого материал 1. 1 табл.

2001176

20

35

50

Предлагаемое изобретение относится к производству многослойных теплозащитных материалов и найдет применение преимущественно при производстве текстильных материалов, используемых для изготовления средств индивидуальной защиты от тепловых излучений, искр и частиц расплавленных металлов (швейных иэделий — спецодежды, защи ающей от тепловых излучений), а также льтров и негорючих обивочных материа лоУ.

Известен теплоиэоляционный нетканый материал из термостойких и термопластичных органических волокон, изготовленный путем смешивания в заданной пропорции обо .х видов волокон с последующими операциями иглопрокалывания и тепловой обработки, что обеспечивает прочное соединение минеральMûõ и органических волокон и сжатие холста за счет размягчения и усадки термопластичных волокон.

Основным недостатком данного материала и способа его изготовления являются недостаточная прочность и износостойкость, нестабильность размеров, низкие гигиенические и защитные свойства, а спецодежда из таких материалов о ладает ттовышенной жесткостью, минеральные Do локна могут мигрировать в пододежное пространство, снижая гигиенические и эксплуатационные свойства материала (спецодежды).

Известны также материалы для специальной одежды, защищающей от теплового излучения и брызг расплавленного металла, в которых используется в качестве основы ткань иэ смеси негорючих химических волокон и асбеста или стекловолокна с дополнител ьн ым металлизирован вы м покрытием. (М.H.Áåëèöèí и др. Негорючая теплозащитная одежда. Обзор ЦНИИТЭИлегпром, M., 1983 г.), Однако костюмы с применением тканей. содержащих асбест, токсичны. Ткани с использованием стекловолокна имеют недостаточные прочность и износостойкость на изгиб, стекловолокна осыпается и может мигрировать в пододежное пространство, вызывая раздражение кожного покрова и различные заболевания легких. Металлизация материала с помощью напыления имеет недостаточную прочность с асбестовыми тканями и стекловолокном, быстро осыпается. Кроме того, металлизированный костюм имеет высокую температуру поверхности спецодежды, медленно остывает, что создает неудобства при эксплуатации.

В настоящее время в соответствии с

ГОСТ 12.4.045-87 ССБТ "Костюмы мужские д" я защиты от повышенных температур и теплового излучения. Технические условия" рабочим горячих цехов выдаются костюмы из серошинельного сукна арт. 6425 и 6426 сроком до 6 месяцев. Костюмы изготавливаются с усилительными защитными накладками из ткани основного материала.

Соединение тканей в пакет производится на швейном оборудовании, Применяемая спецодежда из шинельных сукон не обеспечивает необходимой защиты от теплового излучения, обугливается и разрушается под действием конвекционного тепла и не выдерживает установленных сроков носки.

По результатам производственных испытаний более эффективны для защиты от теплового излучения костюмы из полушерстяной суконной ткани с термостойким полиарамидным волокном фенилон. Для защиты от искр и брызг расплавленных частиц костюмы изготавливаются с усилительными накладками как из основной ткани, так и термо- и огнезащитных нетканых материалов и искусственных кож. Соединение материалов в пакет производится на швейном оборудовании. что не обеспечивает необходимой прочности соединения и приводит в процессе эксплуатации спецодежды под действием брызг расплавленных металлов и высоких тепловых излучений к разрушению и осыпанию материалов, используемых в качестве накладок.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является текстильная композицион на я ткан ь из нетканых, проработанных иглами текстильных волокон, состоящая из одного или нескольких слоев органического волокна и одного или нескольких слоев стеклянного волокна.

К недостаткам данного материала относятся следующие: — стеклянные волокна при проработке иглами могут через отверстия, оставленные иглами проникать на поверхность материала и вследствие этого при механических воздействиях мигрировать на кожный покров человека при изготовлении и носке спецодежды из этих материалов; — предлагаемый материал обладает недостаточной гибкостью и износостойкостью; — стекловолокно имеет очень высокую стоимость, поэтому применение материала на его основе не всегда эффективно для специальной одежды; — предлагаемый стеклосодержащий материал более приемлем для фильтров, чем для спецодежды из-за низкой прочности на изгиб;

2001176

Техническим результатом настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и повышение эксплуатационных характеристик и гигиенических свойств негорючей теплозащитной спецодежды, Указанная цель достигается тем, что предлагается теплозащитный многослойный материал, преимущественмодля спецодежды, выполненный иэ одного или нескольких наружных и внутренних слоев иэ волокнистого материала и расположенного между ними одного или нескольких слоев из термостойкого материала, соединенных иглопрокалыванием, отличающийся тем, что, с целью повышения его качества за счет улучшения эксплуатационных характеристик и гигиенических свойств, наружные и внутренние слои выполнены ткаными иэ смеси огнезащищенного шерстяного волокна и термостойкого химического волокна при соотношении соответственно 30:70—

70-30, промежуточные слои выполнены неткаными из углеродных волокон, при этом поверхностная (плотность наружной ткани

300-760 гlм, внутренней 200-600 г/м, промежуточного слоя из нетканого углеродмого материала 65 — 230 г/м, а иглопрокалыг вание осуществляют как со стороны наружной ткани, так и с внутренней на глубину 2/3 — 3/4 толщины слоистого материала.

Укаэанные признаки являются новыми по отношению к прототипу, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию изобретения.

"Существенные отличия". Сущность заключается в том, что соединение тканых материалов и нетканого материала из углеродных волокон посредством иглопрокалывания и указанной глубиной прокалывания производится как со стороны верхнего, так и нижнего слоя.

Прочность соединения слоев достигается за счет того. что иглопрокалывание на определенную глубину иглы вместе с волокнами из верхнего слоя или нижнего тканого изделия проходят через углеродный нетканый материал, при этом негорючие и шерстяные волокна закрепляют в среднем углеродном слое и в противоположных тканых слоях. Таким образом хрупкое углеродное полотно прошитое с двух сторон термостойкими и углеродными волокнами между ткаными слоями не разрушается и материал для огнезащитной спецодежды с высокими защитными свойствами получается более легким.

Спецодежда из данного материале в зависимости от количества и толщины внут%

45 реннего углеродного слоя обладает низкой теплопередачей, защищая от тепловых излучений, а при попадании брызг расплавленного металла в случае, если раскаленная капля не скатывается с поверхности материала, она прожигает, например, верхний тканый слой из термостойкой ткани и задерживается в углеродном слое, остывая в нем, при этом не проникая в нижний защитный тканый материал.

Тканый материал верхнего слоя выработан из смеси огнеэащищенного антипиренами . шерстяного волокна и термостойкого волокна фенилон, содержание которого может изменяться от 30 до

70 (, в зависимости от требований к ткани.

Тканый материал нижнего слоя для сохранения высоких гигиенических свойств может быть выполнен иэ смеси огнезащищенного шерстяного волокна и термостойкого химического волокна и натуральных волокон (100 хлопок, 100 лен, 100 шерсть и т.п.) или из их смесей с химическими волокнами в соотношении соответственно 30:70 — 70:30.

Поверхностная плотность внутреннего слоя может изменяться от 65 г/м до 230 г/м в зависимости от требуемых тепло- и г огнезащитных свойств спецодежды.

Поверхностная плотность тканей наружного слоя может быть от 300 до 760 гlмг, а нижнего слоя от 200 до 600 г/м в зависимости от требований к спецодежде, изготовленной из данного материала, При уменьшении поверхностной плотности ткани наружного слоя ниже 300 гlм и нижнего ниже 200 гlм снижаются защитные свойства ткани, увеличивается ее прогреваемость при высоких тепловых излучениях, уменьшается прочность соединения слоев.

При увеличении поверхностной плотности наружного слоя ткани выше 760 г/м и нижнего слоя (ткани) выше 600 г/м повышается материалоемкость пакета спецодежды.

Увеличение поверхностной плотности промежуточного нетканого углеродного материала выше 230 г/м увеличивает толщину пакета одежды, создает неудобства при ее эксплуатации.

Уменьшение поверхностной плотности нетканого углеродного материала ниже 65 г/м снижает защитные свойства пакета материалов, увеличивая его прогреваемость, При уменьшении содержамия шерстяного волокна в ткани наружного слоя снижается сцепление слоев ткани, а спецодежда сильно нагревается, создавая неприятные ощущения при касании с кож2001176

HblM покровом, а при уменьшении содержания шерстяного волокна в нижнем слое снижаются гигиенические свойства пакета, увеличивается его прогреваемость, При увеличении содержания шерстяного волокна в ткани наружного слоя и уменьшения процентного вложения термостойкого волокна снижаются защитные свойства пакета (огместойкость, прогреваемость).

Иглопрокалывание на глубину не менее

2/3 толщины многослойного материала не ухудшает товарный вид изделия, позволяет получить устойчивое скреплемие слоев.

Иглопрокалывание на глубину более

3/4 толщины многослойного материала может способствовать разрушению углеродного материала и проникновению его на внутреннюю или наружную поверхность пакета, в результате чего углеродные частицы могут загрязнять нижнее белье и ухудшать товарный вид материала.

Теплозащитный многослойный материал иллюстрируется следующими параметрами:

Пример 1. Верхний слой пакета состоит из ткани, содержащей:

Шерстяное огнезащищеммое волокно — 70ф>

Полиарамидное термостойкое волокно — 30$

Поверхностная плотность ткани верхнего сло: 300 г/м

Внутренний слой состоит из 100ф, углеродного волокна и представляет собой углопробивное полотно с поверхностной плотностью 65 г/м .

Нижний. слой пакета состоит из ткани, содержащей 100 хлопкового волокна.

Поверхностная плотность ткани нижнего слоя 200 г/м2.

Для получения многослойного материала испольэовали иглопробивную машину

ИМ-041. Иглопрокалывание осуществлялось как со стороны верхнего слоя, так и со стороны нижнего слоя на глубину 2/3 — Э/4 толщины многослойного материала.

Параметры работы иглопробивной машины:

Подача — 6 мм

Проекционная плотность игл — 4000 1/м

Плотность прокалывания — 60-80 пр/см

Тип игл (ОСТ 27-09-262-78) — 60-75-222

Пример 2. Верхний и нижний слои пакета состоят из ткани, содержащей: . Шерстяное огнезащищенное волокнΠ— 70

Полиарамидное термостойкое волокно

Поверхностная плотность ткани верхнего и нижнего слоя 530 г/м .

Внутренний слой состоит иэ 100 углеродного волокна и представляет собой иг5 лопробивное полотно с поверхностной плотностью 130 г/м2.

Иглопрокалывание осуществляется по примеру 1.

Пример 3. Верхний и нижний слои

10 пакета состоят из ткани, содержащей:

Шерстяное огнезащищенное волокно — 701ь

Полиарамидное термостойкое волокно — 307ь

15 Поверхностная плотность ткани верхнего слоя — 760 г/м

2 нижнего слоя — 600 г/м

Внутренний слой состоит иэ 100 угле20 родного волокна и представляет собой иглопробивное полотно с поверхностной плотностью 230 г/м2.

Иглопробивание осуществляется по примеру 1.

25 Пример 4. Верхний и нижний слои пакета состоят из ткани, содержащей:

Шерстяное огнезащищенное

ВОЛОКНΠ— 50ф

Полиарамидное термостойкое

30 волокно — 507ь

Поверхностная плотность ткани верхнего и нижнего слоя 530 гlм

Внутренний слой состоит иэ 100 углеродного врлокна и представляет собой иг35 лопробивное полотно с поверхностной плотностью 130 г/м .

Иглопробивание осуществляется по примеру 1.

Пример 5. Верхний и нижний слои

40 пакета состоят иэ ткани, содержащей:

Шерстяное огнеэащищенное волокно — 30

Полиарамидное термостойкое. волокно — 707ь

45 Поверхностная плотность ткани верхнего и нижнего слоя 530 г/м .

Внутренний слой состоит из 100 углеродного волокна и представляет собой иглопробивное полотно с поверхностной

50 плотностью 130 г/м .

В таблице представлены характеристики и результаты испытаний теплоэащитных многослойных материалов, предназначенных для изготовления спецодежды, защи55 щающей от повышенных температур.

Результаты испытаний многослойных материалов показывают, что свойства (огнестойкость, прогреваемость) снижаются при снижении поверхностей плотности пакета в целом или ткани верхнего слоя и нетканого

2001176

Сопротивление истиранию в лицевом слое в основном зависит от поверхностной плотности ткани верхнего слоя.

Таким образом, получаемый термоза5 щитный многослойный материал обладает по сравнению с прототипом повышенными защитными и физико-механическими показателями и улучшенными гигиеническими свойствами.

10 (56> Патент США М 4297180, кл. 428-280, 1980 г.

Патент США hh 4522876, кл, В 32 В

15/00, 1985 r.

Специальные и гигиенические свопсгва геплоэащитнык материалов

По имеюцвнмся обраэцам арт.

6425, 6426

П име ы

Покаэагели (+ВЭ п/и

2,86

67.0

14,3

489

25.7

9.6

4.95

25.6

10.1

6,23

23. 7

10.3

5.01

25.5

10.5

3,48

26.7

10,8

Поверкностная плотность.г/м

Толщина. мм

8оадукопроницаемостьч дм /м с э 2

Гигроскопичность, 7, Сопротивление истиранию яицевого слоя в пакете, тыс.цикл, Огнестопкость. с остаточное горение остаточное тление

Прогреваеглость. с (по методике ВНИИТБХП) 1

3

5

19.0

25.0

25.0

38.0

24,0

17.0

15

24 (ткань испытывалась в 2 сломения

65

23

Формула изобретения

ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ МНОГОСЛОЙНЫЙ МАТЕРИАЛ преимущественно для спецодежды, выполненный по меньшей мере из одного наружного и по меньшей мере из одного внутреннего слоев и расположенного меж- 35 ду ними по меньшей мере одного промежуточного слоя из термостойкого нетканого материала, соединенных иглопрокалыванием, отличающийся тем, что наружные и внутренние слои выполнены 40 ткаными щ смеси огнезащищенного шер50

Составитель В.Огнев

Редактор Н.Семенова Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Заказ 3115

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва. Ж-35, Раушсквя наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 углеродного полотна в промежуточном внутреннем слое в частности. Защитные свойства многослойного материала снижаются также при уменьшении содержания термостойких химических волокон, Воздухопроницаемость многослойного материала снижается при увеличении толщины пакета.

Гигроскопичность многослойного материала снижается при увеличении содержания термостойких химических волокон. стяного волокна и термостойкого химического волокна при соотношении соответственно 30:70 70;30, промежуточные слои выполнены из углеродных волокон, при этом поверхностная плотность наружной ткани составляет 300 - 760 гlмг, внутренней - 200- 600 гlм, промежуточно2 го слоя — 65- 230 г/м, а иглопрокалывание г осуществлено как со стороны наружной, так и внутренней ткани на глубину 2/3

3/4 толщины материала.