BE1021005B1

BE1021005B1 - Multilagensysteem van textielmaterialen voor beschermende kledij voor brandbestrijding.

Info

Publication number: BE1021005B1
Application number: BE2012/0860A
Authority: BE
Inventors: Martin Cyriel Celina Lippens; Antoaneta Zdravkova Staneva
Original assignee: Amitexcon Bvba
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-12-11

Abstract

Multilagensysteem van textielmaterialen voor beschermende kledij voor brandbestrijding Deze uitvinding heeft betrekking tot een multilagensysteem van textielmaterialen voor beschermende kleding voor brandbestrijding omvattende verschillende lagen waarbij de buitenste en binnenste laag viscose FR en aramide omvat. Deze uitvinding heeft ook betrekking tot kleding vervaardigd uit het multilagensysteem.

Description

Multilagensysteem van textielmaterialen voor beschermende kledij voor brandbestrijding

Deze uitvinding heeft betrekking op een multilagensysteem van textielmaterialen voor beschermende kleding voor brandbestrijding. Deze uitvinding heeft ook betrekking op kledij, waaronder brandweerpakken, die vervaardigd zijn uit het multilagensysteem volgens de uitvinding.

Een multilagensysteem voor het vervaardigen van brandbestendige kledij is bekend. Zo omvat een conventioneel brandweerpak dat uit een multilaag bestaat, een buitenlaag die bestaat uit aramiden (meta- en para-aramiden) en/of een mengeling van aramiden met PBI(polybenzimidazolvezel) en/of PBO [poly(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole)]. Kleding die dergelijke buitenlaag heeft, biedt een degelijke bescherming tegen hitte en brand, maar biedt een laag draagcomfort doordat het weinig flexibel is en het gewicht ervan hoog is. Verder verliest dergelijke kledij het visuele aspect na veelvuldig wassen.

Het is een doel van deze uitvinding om een multilagensysteem te vinden dat kan gebruikt worden voor hittebestendige kledij die de hierboven beschreven nadelen niet heeft.

Het is een ander doel van deze uitvinding om een multilagensysteem te vinden dat voldoet aan de vereisten voor hittebestendige kledij. Hittebestendige kledij dient bescherming te bieden, moet vlamvertragend werken en dient intact te blijven, zelfs na contact met een vlam. Verder dient de kledij goed te isoleren tegen hitte en vlammen en dus bescherming te bieden tegen stralingswarmte en convectiewarmte. De kledij dient sterk te zijn en bestand tegen slijtage. De kledij dient ook comfortabel te zijn om te dragen. Draagcomfort wordt onder andere bereikt door het verschaffen van kledij uit een systeem dat niet zwaar is, een goede en snelle lichaamsvochtabsorptie heeft, kan ademen en soepel is. Het multilagensysteem laat ook best geen water door van buiten naar binnen.

Een ander doel van deze uitvinding is het verschaffen van een multilagensysteem dat kan gebruikt worden voor het vervaardigen van brandweerpakken. Brandweerpakken moeten voldoen aan de vereisten zoals beschreven in de Europese Norm EN 469:2005 + Al:2006. Het multilagensysteem moet dus ook voldoen aan de voorwaarden zoals hierin beschreven.

Deze doelstellingen, en ook andere doelstellingen, worden bereikt, al dan niet gedeeltelijk door het multilagensysteem volgens conclusie 1.

In het bijzonder worden deze doelstellingen bereikt door een multilagensysteem van textielmaterialen voor beschermende kleding voor brandbestrijding omvattende: • een buitenste laag omvattende viscose FR (flame retardant), meta-aramide, para-aramide en optioneel carbonvezel; • een waterkerende laag; • ten minste een isolatielaag ; • een binnenste voeringlaag omvattende viscose FR, meta-aramide en optioneel carbonvezel, waarbij de binnenste laag minstens 25% viscose bevat, bij voorkeur tussen 25% en 65% viscose FR, met grotere voorkeur tussen 35% en 50% viscose FR, en met de grootste voorkeur ongeveer 49% viscose FR omvat.

De uitvinders hebben verrassenderwijs gevonden dat een multilagensysteem met bovenbeschreven samenstelling een beduidend hoger draagcomfort biedt dan conventionele pakken waarbij de buitenste en/of binnenste laag uitsluitend vervaardigd is uit een mengeling van PBO, PBI en/of aramiden. Het multilagensysteem volgens de uitvinding kan ook voldoen aan de strenge vereisten volgens de Europese norm EN 469:2005 + al :2006. Het draagcomfort komt voornamelijk door het gebruik van viscose FR.

Viscose FR is volgens deze uitvinding vervaardigd uit cellulose vezels afkomstig van hout of katoen en bewerkt/behandelt met vlamvertragend middel (FR agent). De binnenste laag is bij voorkeur geweven. Doordat de binnenste laag, ook wel voeringlaag genoemd, een groot aandeel aan viscose FR heeft, is de laag zeer soepel, ademend, vochtabsorberend, zacht en comfortabel om te dragen.

In een uitvoeringsvorm omvat de binnenste en de buitenste laag een aandeel aan viscose FR tussen 25% en 65% . Hierdoor is het multilagensysteem heel flexibel en soepel en weegt het veel minder dan een conventioneel multilagensysteem waarbij de buitenlaag in hoofdzaak uit aramiden al dan niet gemengd met PBI en/of PBO bestaat. Een bijkomend voordeel is dat het de buitenlaag van het multilagensysteem niet openbreekt wanneer het in contact komt met vlammen. Met buitenste laag bedoelt men volgens deze uitvinding de laag die, wanneer kledij is gemaakt van het multilagensysteem, in hoofdzaak aan de buitenkant ligt en dus het verst verwijderd is van de huid als de kledij wordt gedragen. Met binnenste laag bedoelt men volgens deze uitvinding de laag die het dichtst bij de huid ligt wanneer het wordt gedragen.

In nog een uitvoeringsvorm heeft deze uitvinding betrekking tot een multilagensysteem waarbij de aramide in de binnenste laag tussen 40% en 70% meta-aramide, bij voorkeur tussen 45% en 60% meta-aramide, met de grootste voorkeur ongeveer 50% meta-aramide omvat en optioneel ongeveer 1% carbonvezel omvat. Meta-aramide is een belangrijk bestanddeel in de binnenste textiellaag. Het zorgt mede voor de hitte- en vlambestendigheid van het multilagensysteem en voor de sterkte ervan.

Optioneel kan de binnenste laag carbonvezel bevatten. Dit zorgt voor een antistatische werking van de laag.

Typisch bevat deze laag ongeveer 1% carbonvezel. De binnenste laag is bij voorkeur geweven.

Optioneel kan de binnenste laag para-aramide bevatten. Dit zorgt voor een grotere sterkte van de stof en geeft extra hitte- en vlambestendige eigenschappen.

In een andere uitvoeringsvorm heeft deze uitvinding betrekking tot een multilagensysteem waarbij de buitenste laag een laag is tussen 25% en 65% viscose FR, met grotere voorkeur tussen 35% en 45% viscose FR, en met de grootste voorkeur ongeveer 41% viscose FR.

In een andere uitvoeringsvorm heeft de uitvinding betrekking tot een multilagensysteem waarbij de aramide voorkomt met een aandeel van tussen 35% en 75% in de buitenste laag. Bij voorkeur is de aramide in de buitenste laag een mengeling van meta en para-aramide met een aandeel van tussen 40% en 60% meta-aramide, bij voorkeur tussen 45% en 55% en met grotere voorkeur ongeveer 49% meta-aramide; en een aandeel van tussen 5% en 15% para-aramide, en bij voorkeur ongeveer 9% para-aramide omvat. De buitenlaag omvat optioneel ongeveer 1% carbonvezel.

Viscose FR in de buitenste laag van het systeem volgens deze uitvinding zorgt mede voor de soepelheid van het systeem. Verder zorgt dit ervoor dat de buitenlaag niet zal openbreken bij contact met een vlam. Het gebruik van aramidevezels in de buitenlaag is belangrijk voor het verkrijgen van een hitte- en vlambestendige kledij.

In nog een uitvoeringsvorm heeft het multilagensysteem volgens deze uitvinding een waterkerende laag omvattende een drager die aan een kant gelamineerd is met een membraan waarbij het membraan een microporeus, flexibel en hoogademend membraan is. Bij voorkeur wordt hiervoor PTFE (Polytetrafluoroethyleen), PU(Polyurethaan) of PE(Polyethylene) gebruikt, bij voorkeur PUFR of PEFR (FR is Flame Retardant). De drager kan een vlies zijn of een geweven of gebreide stof, al dan niet vlamvertragend.

Volgens deze uitvinding is het vlies een vezelvlies (non-woven) omvattende aramiden (meta- en/of para-aramiden), melaminevezel , en optioneel een bindmiddel. De aramiden en melamine zorgen voor de vlam- en hittebestendigheid van het vlies. In de waterkerende laag is de drager gelamineerd met een PTFE, PU of PE membraan. De gelamineerde drager is flexibel, hoogademend en microporeus. Een voorbeeld van deze uitvoeringsvorm is een gelamineerd vlies vervaardigd uit 30% melamine, 15% para-aramide, 15% meta-aramide, 40% PTFE. Een ander voorbeeld is een gelamineerde stof uit aramide vervaardigd uit 46% Kermel®, 24% para-aramide en 30% PTFE.

In een uitvoeringsvorm heeft de waterkerende laag een PTFE, PU of PE membraan met een aandeel van 20-50%, bij voorkeur tussen 30 en 40%.

In een uitvoeringsvorm heeft deze uitvinding betrekking tot een multilagensysteem waarbij het systeem een of meerdere isolatielagen heeft. De isolatielaag is bij voorkeur vervaardigd uit vlies en het vlies heeft bij voorkeur tussen 50% en 70% meta-aramide, met grotere voorkeur tussen 60% en 67%, en met de grootste voorkeur ongeveer 65% meta-aramide; bij voorkeur tussen 10% en 30%, en met de grootste voorkeur ongeveer 20% para-aramide; De isolatielaag omvat optioneel melamine en/of een bindmiddel.

De isolatielaag heeft bij voorkeur een reliëf waardoor het meer lucht tussen de lagen toelaat, zodat dit voor extra isolatie kan zorgen. Het reliëf kan een gewafelde, geribbelde, gebobbelde of andere vorm van oneffen oppervlakte textuur zijn.

Bij voorkeur wordt de isolatielaag met de binnenste laag aan elkaar gemaakt door middel van doorstikken.

Het multilagensysteem volgens deze uitvinding kan een of meerdere isolatielagen omvatten.

In nog een uitvoeringsvorm, heeft het multilagensysteem een ademvermogen met een Ret waarde van minder dan 30m2 Pa/W. Om de Ret waarde te bepalen, wordt de thermische waterdamp resistentie bij steady state omstandigheden bepaald. Bij voorkeur is de Ret waarde van het multilagensysteem minder dan 20, en met nog grotere voorkeur minder dan 15.

In een uitvoeringsvorm heeft het multilagensysteem een bescherming tegen hitteoverdracht bij blootstelling aan vlammen (van 80kW/m2) met een HTI 24 (brandwonde van de tweede graad) waarde die meer is dan 13,0 seconden, bij voorkeur meer dan 15,0 seconden en met grotere voorkeur meer dan 20,0 seconden. Bij voorkeur is de HTI24 - HTI12 (de reactietijd of het verschil tussen de tweedegraadsbrandwonde en de drempelwaarde van gewaarwording van hittegevoel) groter dan 4,0 seconden.

In een andere uitvoeringsvorm heeft het multilagensysteem een bescherming tegen hitteoverdracht bij blootstelling aan hitte met een stralingswarmte van 40kW/m2, of een RHTI 24 waarde die meer is dan 18 seconden, bij voorkeur meer dan 20 seconden. Bij voorkeur is RHTI24 -RHTI12 (de reactietijd of het verschil tussen de tweedegraadsbrandwonde en de drempelwaarde van gewaarwording van hittegevoel) meer dan 4,0 seconden, en bij voorkeur meer dan 5,0 seconden.

In een andere uitvoeringsvorm heeft het multilagensysteem een gewicht van minder dan 600 g/m2, bij voorkeur minder dan 550 g/m2.

In een tweede aspect heeft deze uitvinding betrekking tot brand- en hittebeschermende kledij voor gebruik in brandbestrijding vervaardigd uit een multilagensysteem zoals hierboven beschreven. Bij voorkeur wordt het multilagensysteem gebruikt ter vervaardiging van een brandweerpak. Het multilagensysteem kan aan elkaar gebracht worden door middel van naaien gebruikmakende van naaigaren. De uitvinders hebben verrassenderwijs gevonden dat een brandweerpak volgens de uitvinding voldoet aan thermische beschermingsvereisten, gebaseerd op metingen van hittetransfer tegen een mannequinpop die is blootgesteld aan een laboratoriumsimulatie van een brand met gecontroleerde hitte flux densiteit, duur en vlammendistributie. De hittetransfer metingen geven een beeld van de voorspelde huidbrandwonden die resulteren uit de blootstelling. De uitvoeringsvormen en voordelen die beschreven zijn voor het multilagensysteem gelden mutatis mutandis ook voor dit tweede aspect van de uitvinding.

De uitvinding wordt verder duidelijk gemaakt aan de hand van bijkomend voorbeeld en figuur.

Figuur 1: Een perspectivisch aanzicht van een multilagensysteem volgens deze uitvinding.

Figuur 1 is een multilagensysteem van meerdere lagen (1, 2, 3, en 4) waarbij de buitenste laag (1) viscose FR, bij voorkeur vlamvertragende viscose FR, en een mengeling van meta- en para-aramide omvat. De volgende laag (2) is een waterkeringlaag vervaardigd uit een vlies (2a) of geweven of gebreide stof, al dan niet FR waarbij de stof of het vlies gelamineerd is met een membraan (2b) vervaardigd uit PTFE, PU (polyurethaan) of PE. Het membraan (2b) ligt bij voorkeur het verst verwijderd van de buitenlaag en het dichtst bij de huid, indien het multilagensysteem is gebruikt ter vervaardiging van kledij. De derde laag (3) is een isolatielaag vervaardigd uit een vlies. Bij voorkeur heeft dit vlies een reliëf. Er kunnen een of meerder isolatielagen voorkomen in het multilagensysteem. Zo kunnen twee isolatielagen naast elkaar liggen of kan er tussen de buitenlaag en de waterkeringlaag ook een isolatielaag voorkomen. De vierde laag is de binnenste laag (4) of een voeringlaag. Deze laag omvat viscose FR en aramide en optioneel carbon.

Voorbeeld: 1. Samenstelling van een multilagensysteem

Multilagensysteem met volgende samenstelling:

Buitenste laag: 41% vlamvertragende viscose, 58%aramide, 1% carbonvezel.

Waterkerende laag: 30% melamine, 30% aramide; 40% PTFE.

Isolerende laag: 50% melamine, 25% para-aramide, 25% meta-aramide.

Binnenste laag of voeringlaag: 49% viscose FR, 50% meta-aramide, 1% carbonvezel.

De voeringlaag is doorgestikt met de isolerende laag. 2. Testen volgens EN469

Het gewicht van het multilagensysteem volgens voorbeeld 1 is 515 g/m2.

De bescherming tegen hittetransmissie van vlammen waarbij een simulatie van brandweermannen die worden omgeven door vlammen van (80kW/m2) wordt gemeten is als volgt: HTI12 (drempelwaarde voor het voelen): niveau 2 HTI24 (tweedegraadsbrandwonden): >13 seconden HTI24-HTI12 (reactietijd/tijd om weg te gaan) >4 seconden

De bescherming tegen hittetransmissie van hitte, waarbij een blootstelling wordt getest aan een bron van stralingshitte van 40kW/m2 de volgende resultaten geeft: HTI12: niveau 2 RHTI24: >18 seconden RHTI24- RHTI12: >4 seconden

Bij blootstelling tot een temperatuur van meer dan 180°C gedurende 5 minuten gaat het multilagensysteem niet niet krimpen. Bij blootstelling aan een vlam gedurende 10 seconden, gaat het multilagensysteem niet smelten en niet ontbranden. De dimensionale verandering van het multilagensysteem is lager dan 3%.

Het multilagensysteem is resistent tegen indringing van water en hydrostatische druk. Hierbij haalt het multilagensysteem niveau 2 en een druk van > 20 kPa.

Het multilagensysteem is uiterst comfortabel om te dragen. Dit komt onder andere doordat het pak beschermt tegen zweten en lichaamsvocht opneemt en kan doorlaten. De Ret van het multilagensysteem is <15 Pa/W.

Het multilagensysteem is resistent tegen het doordringen van vloeibare chemicaliën zoals NaOH, HC1, o-xyleen.

Het multilagensysteem vertoont ook afstoting tegen vloeibare chemicaliën. Zo bedraagt de afstoting na contact van 10 seconden met NaOH, HC1, o-xyleen respectievelijk 99%, 94,20%, en 90,10%. 3. Brandweerpak

Uit het multilagensysteem met samenstelling zoals beschreven in hoofdstuk 1 van de voorbeelden werd een brandweerpak vervaardigd.

Dit pak onderging een zogenaamde mannequintest volgens RALPH (Research Aim Longer Protection against Heat- versie 2006) ontworpen door BTTG Fire Technology Services.

De gemiddelde hitte flux bedroeg 84kW/m2 ± 2.5%, de blootstelling aan vlammen bedroeg 8 seconden. De resultaten werden berekend gebruikmakende van de "Takata and Stoll skin model" zoals gespecificeerd in Annex C van ISO 13506.

Claims

Conclusies

1. Multilagensysteem van textielmaterialen voor beschermende kleding voor brandbestrijding omvattende: • een buitenste laag omvattende viscose FR, aramide, en optioneel carbonvezel; • een waterkerende laag; • ten minste een isolatielaag; • een binnenste laag omvattende viscose FR, aramide en optioneel carbonvezel, waarbij de binnenste laag minstens 25% viscose FR omvat, bij voorkeur tussen 25% en 65% viscose FR, met grotere voorkeur tussen 35% en 50% viscose FR, en met de grootste voorkeur ongeveer 49% viscose FR omvat.
2. Multilagensysteem volgens conclusies 1, waarbij aramide in de binnenste laag meta-aramide is en voorkomt met een verhouding van tussen 40% en 70%, bij voorkeur tussen 45% en 60%, met de grootste voorkeur ongeveer 50% ten opzichte van de volledige stof.
3. Multilagensysteem volgens een der conclusies 1 tot 2, waarbij de buitenste laag een dicht geweven laag is en tussen 25% en 65% viscose FR, met grotere voorkeur tussen 35% en 45% viscose FR, en met de grootste voorkeur ongeveer 41% viscose FR;
4. Multilagensysteem volgens een der conclusies 1 tot 3, waarbij de aramide in de buitenste laag een mengeling van meta-aramide en para-aramide is en tussen 40% en 60% meta-aramide, bij voorkeur tussen 45% en 55% en met grotere voorkeur ongeveer 49% meta-aramide bedraagt; en tussen 5% en 15% para-aramide, bij voorkeur ongeveer 9% para-aramide is.
5. Multilagensysteem volgens een der conclusie 1 tot 4, waarbij de binnenste en/of de buitenste laag ongeveer 1% carbonvezel omvat.
6. Multilagensysteem volgens een der conclusies 1 tot 5, waarbij de waterkerende laag een drager omvat die gelamineerd is met een membraan vervaardigd uit Polytetrafluoroethyleen (PTFE), Polyurethaan (PU), of Polyester (PE) is.
7. Multilagensysteem volgens conclusie 6, waarbij de drager een vlies of een geweven of gebreide stof, al dan niet FR.
8. Multilagensysteem volgens conclusie 6 of 7, waarbij het PTFE membraan, PU membraan of PE membraan een microporeus, flexibel en hoogademend PTFE membraan is en/of vlamvertragend (FR) is.
9. Multilagensysteem volgens een der conclusies 6 tot 8, waarbij het vlies meta-aramide omvat gemengd met melaminevezel en/of bindmiddel omvat.
10. Multilagensysteem volgens een der conclusies 6 tot 9, waarbij de waterkerende laag tussen 20% en 50% bij voorkeur tussen 30% en 40% PTFE, PU of PE omvat.
11. Multilagensysteem volgens een der conclusies 1 tot 10, waarbij het systeem een of meerdere isolatielagen heeft, en waarbij de isolatielaag bij voorkeur tussen 50% en 70% meta-aramide, met grotere voorkeur tussen 60% en 67%, en met de grootste voorkeur ongeveer 65% meta-aramide omvat; bij voorkeur tussen 10% en 30%, en met de grootste voorkeur ongeveer 20% melaminevezel omvat; en/of een bindmiddel omvat.
12. Multilagensysteem volgens een der conclusies 1 tot 11, waarbij het systeem een Ret waarde heeft van minder dan 30m2 Pa/W, bij voorkeur minder dan 20 m2 Pa/W en met nog grotere voorkeur minder dan 15 m2 Pa/W.
13. Multilagensysteem volgens een der conclusies 1 tot 12, waarbij het systeem een HTI 24 waarde heeft van meer dan 13,0 seconden, bij voorkeur meer dan 15,0 seconden en met groter voorkeur meer dan 20,0 seconden is.
14. Multilagensysteem volgens een der conclusies 1 tot 13, waarbij het systeem een RHTI 24 waarde heeft die meer is dan 18 seconden, bij voorkeur meer is dan 20 seconden.
15. Multilagensysteem volgens een der conclusies 1 tot 14, waarbij het systeem een gewicht heeft van minder dan 600 g/m2, bij voorkeur minder dan 550 g/m2.
16. Multilagensysteem volgens een der conclusies 1 tot 15, waarbij het systeem een RHTI24 - RHTI12 waarde heeft die meer is dan 4,0 seconden, en bij voorkeur meer dan 5,0 seconden.
17. Multilagensysteem volgens een der conclusie 1 tot 16, waarbij het systeem bij blootstelling tot een temperatuur van meer dan 180°C gedurende 5 minuten niet krimpt.
18. Multilagensysteem volgens een der conclusies 1 tot 17, waarbij de isolatielaag een reliëf heeft.
19. Beschermende kledij voor gebruik in brandbestrijding vervaardigd uit een multilagensysteem volgens een der conclusies 1 tot 18.
20. Beschermende kledij volgens conclusie 19, waarbij de kledij een brandweerpak is.