Теплозащитный многослойный материал

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(71) Центральный научно-исследовательский институт шерстяной промышленности(57) Использование: преимущественно для спецодежды в условиях работы с высокими температура(19) ЮЗ (11) 2001176 С 1 (Б 1) 5 004 Н 1 46 ВЗЗВ 15 00да о 1 ЬДг 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 тсрмс "тойкого химичесо , а ри 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 осуществляют как со стороны наррсной, так и внутренней ткани на глубину 2/3 - 3/4 толщины слоистого материала. 1 табл.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Предлагаемое изобретение относится кпроизводству многослойных теплозащитныхматериалов и найдет применение преимущественно при производстве текстильных материалов, используемых для изготовлениясредств индивидуальной защиты от тепловыхизлучений, искр и частиц расплавленных металлов (швейных иэделий - спецодежды, затщи ающей от тепловых излучений), а такжещфильтров и негорючих обивочных материалоУ,Известен теплоиэоляционный нетканыйматериал из термостойких и теомопластичмых органических волокон, изготовленныйпутем смешивания в заданной пропорцииобо х видов волокон с последующими операциями иглопрокалывания и тепловой обработки, что обеспечивает прочное соединениеминеральных и органических волокон и сжатие холста за счет размягчения и усадки термопластичных волокон.Основным недостатком данного материала и способа его изготовления являютсянедостаточная прочность и износостойкость, нестабильность размеров, низкие гигиенические и защитные свойства, аспецодежда из таких материалов о ладаетттовышенной жесткостью, минеральные волокна могут мигрировать а пододежное пространство, снижая гигиенические иэксплуатационные свойства материала(спецодежды).Известны также материалы для специальной одежды, защищающей от тепловогоизлучения и брызг расплавленного металла,в которых используется в качестве основыткань иэ смеси негорючих химических волокон и асбеста или стекловолокна с дополнител ьн ым металлизирован вы м покрытием.(М,Н.Белицин и др, Негорючая теплозащитная одежда, Обзор ЦНИИТЭИлегпром, М.,1983 г.),Однако костюмы с применением тканей, содержащих асбест, токсичны. Ткани сиспользованием стекловолокна имеют недостаточные прочность и износостойкостьна изгиб, стекловолокна осыпается и можетмигрировать в пододежное пространство,вызывая раздражение кожного покрова иразличные заболевания легких. Металлизация материала с помощью напыления имеетнедостаточную прочность с асбестовымитканями и стекловолокном, быстро осыпается. Кроме того, металлизированный костюмимеет высокую температуру поверхностиспецодежды, медленно остывает, что создает неудобства при эксплуатации.В настоящее время в соответствии сГОСТ 12.4.045-87 ССБТ "Костюмы мужскиед" т 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;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 из 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 г/м, внутренней 200-600 г/м, промежуточного слоя из нетканого углерод- мого материала 65 - 230 г/м, а иглопрокалыгвание 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% 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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, 1006 лен, 1006 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 огнезащитных свойств спецодежды,Поверхностная плотность тканей наружного слоя может быть от 300 до 760 г/мг, 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 г/м и нижнего ниже 200 г/м 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 кож 2001176ннм 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 (огнестойкость, прогреваемость).Иглопрокалывание на глубину не менее 2/3 толщины многослойного материала не ухудшает товарный вид изделия, позволяет получить устойчивое скрепление 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:П р и м е р 1. Верхний слой пакета состоит из ткани, содержащей:Шерстяное огнезащищенноеволокно - 70 ф Полиарамидное термостойкое волокно - 30 Поверхностная плотность ткани верхнего сло 300 г/мВнутренний слой состоит из 100 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/м 2.Для получения многослойного материала испольэовали иглопробивную машину ИМ. 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 ммПроекционная плотность игл - 4000 1/м Плотность прокалывания - 60-80 пр/смТип игл (ОСТ 27-09-262-78) - 60-75-222 П р и м е р 2, Верхний и нижний слои пакета состоят из ткани, содержащей:Шерстяное огнезащищенноеволокнО - 70 Полиарамидное термостойкое волокно Поверхностная плотность ткани верхнего и нижнего слоя 530 г/м .Внутренний слой состоит иэ 100 углеродного волокна и представляет собой иг лопробивное полотно с поверхностнойплотностью 130 г/м .Иглопрокалывание осуществляется попримеру 1.П р и м е р 3. Верхний и нижний слои 10 пакета состоят из ткани, содержащей:Шерстяное огнезащищенноеволокно - 70Полиарамидное термостойкоеволокно - 30 15 Поверхностная плотность ткани верхнегослоя - 760 г/мнижнего слоя - 600 г/мВнутренний слой состоит иэ 100 угле родного волокна и представляет собой иглопробивное полотно с поверхностнойплотностью 230 г/м .Иглопробивание осуществляется попримеру 1.25 П р и м е р 4, Верхний и нижний слоипакета состоят из ткани, содержащей:Шерстяное огнезащищенноеВОЛОКНО - 50Полиарамидное термостойкое 30 волокно - 50Поверхностная плотность ткани верхнего и нижнего слоя 530 г/мВнутренний слой состоит иэ 100 углеродного волокна и представляет собой иг лопробивное полотно с поверхностнойплотностью 130 г/м .Иглопробивание осуществляется попримеру 1.П р и м е р 5, Верхний и нижний слои 40 пакета состоят иэ ткани, содержащей:Шерстяное огнеэащищенноеволокно - 30Полиарамидное термостойкое.волокно - 70 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 30 г/м .В таблице представлены характеристики и результаты испытаний теплоэащитныхмногослойных материалов, предназначенных для изготовления спецодежды, защи щающей От повышенных температур.Результаты испытаний многослойныхматериалов показывают, что свойства (огнестойкость, прогреваемость) снижаются приснижении поверхностей плотности пакета вцелом или ткани верхнего слоя и нетканого2001176 10 Сопротивление истиранию в лицевомслое в основном зависит от поверхностнойплотности ткани верхнего слоя.Таким образом, получаемый термоза 5 щитный многослойный материал обладаетпо сравнению с прототипом повышеннымизащитными и физико-механическими показателями и улучшенными гигиеническимисвойствами,10(561 Патент США М 4297180, кл. 428-280,1980 г.Патент США 1 Ф 4522876, кл, В 32 В15/00, 1985 г,Специальные и гигиенические свойства геплоэащитнык материалов Поимеющимсяобраэцамарт.6425, 6426 П име ы Покаэагели(Фаэ п/и 760 2,66 67.0 14,3 1190 489 25.7 9,6 1190 4.95 25.6 10.1 1590 6,2 З 23.7 10.3 1190 5,0 25,5 10.5 565 3,48 26.7 10,8 Поверкностнав плотность.г/м Толщина, мм 8 оэдтгкопроиицаемость, дм /м с э 2 Гигроскопичность,Сопротивление истиранию яицевого слоя в пакете, тыс.цикл,Огнестойкость, с остаточное горение остаточное тление Прогреваеглость, с1 2 з 4 5 19,0 25.0 25.0 38,0 24,0 17,0 15 2 0 15 24 (ткань ис. пытывапась в 2 слогке- ния 58 65 51 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 ду ними по меньшей мере одного промежуточного слоя из термостойкого нетканого материала, соединенных иглопрокалыванием, отличающийся тем, что наружные и внутренние слои выполнены 40 ткаными ив смеси огнезащищенного шер 50 Составитель В.Огнев Редактор Н,Семенова Техред М,Моргентал Корректор В.ПетрашЗаказ 3115 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, 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 г/мг, внутренней - 200- 600 г/м, промежуточно 2го слоя - 65- 230 г/м, а иглопрокалываниегосуществлено как со стороны наружной, так и внутренней ткани на глубину 2/Э3/4 толщины материала.