CN111097113B - 一种能调节消防服内空间温度的内衬及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能调节消防服内空间温度的内衬及其制作方法，包括面料层和多个缓冲调温凸起；多个缓冲调温凸起相互等间距固定在面料层侧面，相邻缓冲调温凸起之间的面料层上均开设透气孔；缓冲调温凸起内设有惰性气体容纳腔和相变材料容纳腔；通过食品级硅胶经挤出机挤塑熔融后，在成型模具内形成膜片挤出；经过处理后形成缓冲调温凸起，且惰性气体容纳腔和相变材料容纳腔分别充入氮气及相变材料；最后将各个缓冲调温凸起缝制在面料层侧面，并采用机械打孔装置打设透气孔，制成内衬；该内衬在保证具有较好的降温效果前提下，其结构较轻，便于穿戴使用，同时其具有较好的缓冲能力；从而提高消防员在高温环境中的人身安全及工作效率。

Description

一种能调节消防服内空间温度的内衬及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种消防服内衬及其制备方法，具体是一种能调节消防服内空间温度的内衬及其制作方法。
背景技术
火灾是影响社会稳定、威胁人民财产安全的主要灾害。其具有发生时间不可预测、火势蔓延速度快、造成损失大的特点。目前各建筑内安装有消防设施来预防应对火灾的发生，但灭火救援任务仍是以人为主导利用消防设施和工具配合完成的。火场中，高温会造成一些建筑物墙面装饰物脱落以及构筑物变形断裂，最终导致火场坠落物的产生，对消防员的人身安全造成危害。另外长时间处于高温环境下作业的消防员会遭受火灾热害产生不适，从而降低劳动强度，影响救援工作的进行、甚至会威胁消防员的生命。因此消防服内空间的气候环境调节能力和消防服的力学缓冲性能对消防员顺利执行任务至关重要。
公开号为CN103638616A的中国发明专利公开了一种多功能消防服装，消防服主体由内而外依次包含有腈纶调温纺织层和热电转换层，防水绝缘层密封包围热电转换层，红外辐射热传感器、GPS接收机和气压高度计组合并结合相应的控制器构成定位和热反馈控制器，具有调节衣内温度、立体定位和热反馈的功能。其功能实现依靠于多仪器的数据传导，一旦任一传感器发生故障，则会导致整个系统调节精度降低，从而无法实现精准调节，因此该系统的冗余可靠性不高。公告号为CN203435749U的中国实用新型专利公开了一种具有防火功能的工作服，外层为阻燃材料制成的防火层，夹层为隔热材料制成的隔热层，内层为内衬层保证了一定的防火性能的同时具备穿着舒适、行动灵活的优点。但这种工作服不能抵挡外部意外发生造成的冲击，缓冲性能较差。公告号为CN203842203U的中国实用新型专利公开了一种新型消防服面料，由阻燃层、隔热层、防水层和内衬层组成，可以在进火场前对消防服的保护层加水，使保护层可以有效地隔绝外部热量和防止烫伤，但在高温环境下水蒸发产生的水蒸气会导致人体与保护层之间的内环境湿度较大，导致人体皮肤排汗速度降低使人体感觉闷热，不仅影响穿着的舒适性，而且降低消防员的劳动强度；另外加水后面料的总重量增加，也不利于着装者的行动。因此如何制作一种轻便、降温效果好同时具备一定缓冲能力的消防服内衬，是本行业亟需解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种能调节消防服内空间温度的内衬及其制作方法，该内衬在保证具有较好的降温效果前提下，其结构较轻，便于穿戴使用，同时其具有较好的缓冲能力；从而提高消防员在高温环境中的人身安全及工作效率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种能调节消防服内空间温度的内衬，包括面料层和多个缓冲调温凸起；多个缓冲调温凸起相互等间距固定在面料层的一侧面，相邻缓冲调温凸起之间的面料层上均开设透气孔；
所述缓冲调温凸起包括凸起外壳和分隔层，分隔层固定在凸起外壳内、并将凸起外壳的内部空间分隔成惰性气体容纳腔和相变材料容纳腔，且惰性气体容纳腔处于相变材料容纳腔和面料层之间；其中包裹惰性气体容纳腔的凸起外壳形状为圆弧凸面；包裹惰性气体容纳腔的凸起外壳形状为圆柱形；惰性气体容纳腔内充填惰性气体，相变材料容纳腔内充填相变材料；
所述面料层采用呼吸性材质面料制成；所述凸起外壳和分隔层均采用食品级硅胶制成。
进一步，所述圆弧凸面的圆弧角度为127°，弧长为15.13mm。采用这种尺寸的设计，既能保证相变材料通过圆弧凸面与人体的换热效率，保证降温效果；同时能有效节约相变材料的使用量。
进一步，所述呼吸性材质面料为e-PTFE织物，厚度为0.5mm，织物上的e-PTFE微孔膜为0.2-1.0μm。采用这种织物，因为其具有高度疏水性、耐热稳定性高、优良的耐化学品性和绝缘性的特征，能把人体本身散发的汗蒸气通过织物扩散或传导到外界,使汗蒸气不积聚冷凝在体表和织物之间，使人体与内衬之间的空间湿度较低，提高人体舒适度，同时其孔径较小排出水蒸气的同时能阻隔外部的水分进入。
进一步，所述惰性气体容纳腔内充填惰性气体是压强为1atm的氮气。在充入该压强的氮气，不仅能在受到外力冲击时惰性气体容纳腔具有较好的缓冲能力，同时其在缓冲时保证惰性气体容纳腔内的气压不会对凸起外壳造成损坏。
进一步，所述透气孔的孔径为0.1mm，相邻透气孔之间的距离为0.4～0.6mm。采用这种透气孔的尺寸，不仅能保证人体产生的汗蒸气排出内衬，同时能降低外部的水汽进入内衬。
其中，所述相变材料按质量百分比由硫酸钠75％，碳酸钾7％，硼酸3％和黄原胶15％组成。采用这种配比能提高相变材料的相变稳定性，延长内衬的使用寿命。
其中，所述食品级硅胶由A胶与B胶1:1混合配制而成，其中A胶为乙烯基硅油和白炭黑混合制成，B胶为乙烯基硅油和聚乙二醇双丙烯酸酯混合制成。
一种能调节消防服内空间温度的内衬制备方法，具体过程为：采用乙烯基硅油和白炭黑混合制成A胶，采用乙烯基硅油和聚乙二醇双丙烯酸酯混合制成B胶；将A胶和B胶以1:1的比例按照已知方法混合配制成食品级硅胶；食品级硅胶经挤出机挤塑熔融后，在成型模具内形成膜片挤出；其中一层膜片在氮气环境中的真空辊上被吸成膜泡形，在膜泡中填入在膜泡内高度为3mm的相变材料粉体，形成相变材料容纳腔，与另一层膜片经成型辊采用已知热压工艺使其与相变材料容纳腔紧密贴合，作为分隔层；然后在氮气氛围下使第三层膜片经成型辊与相变材料容纳腔复合成一体，形成凸起外壳；第三层膜片包裹的空间为惰性气体容纳腔；将各个凸起外壳相互等间距缝制在面料层的一侧面，并采用机械打孔装置在每个凸起外壳之间的面料层上打设透气孔，最终得到用于消防服内空间降温的内衬。
与现有技术相比，本发明采用面料层和多个缓冲调温凸起相结合方式，具有如下优点：
1、本发明采用叠层的形式有效节约了材料的使用，在惰性气体容纳腔内充入氮气不仅能减轻内衬的整体重量，便于穿戴使用，同时惰性气体容纳腔在受到外力冲击时可以起到缓冲作用，从而保证消防员的人身安全。
2、缓冲调温凸起由圆柱形和圆弧凸面组成，通过将相变材料容纳腔的凸起外壳设置成圆弧凸面，其增加了内衬接触人体的舒适度，并增大了相变材料和人体的接触面，有利于相变材料接收人体产生的热量触发降温反应并传导材料的降温效果。另外内衬使用时相变材料容纳腔内的相变材料会随重力作用在下部积聚，采用圆弧凸面设计可以避免相变材料完全向重力方向积聚，使相变材料仍能覆盖圆弧凸面保证其与人体的大面积接触。
3、由于缓冲调温凸起为多个，且各个缓冲调温凸起相互独立，因此即使任一缓冲调温凸起的相变材料容纳腔或惰性气体容纳腔发生泄漏损坏，其他缓冲调温凸起仍能起到降温、缓冲的作用，从而使本发明的内衬冗余可靠性高。
4、在各个缓冲调温凸起间留有一定的距离，保证了内衬在使用过程中可以有较大的弯折度，并且在缓冲调温凸起之间的面料层上设置透气孔，能增加内衬使用过程中的透气性。
5、采用食品级硅胶，其能承受住150℃以上的高温，满足消防服内部的温度限值。同时其具有较好的弹性形变能力，从而能承受住相变材料发生降温反应后体积的变化。
附图说明
图1是本发明内衬的整体结构示意图；
图2是本发明使用时的气流流动示意图；
图3是本发明中缓冲调温凸起的结构示意图；
图4是图1的俯视图；
图5是本发明制备方法的制作流程图。
图中：1、惰性气体容纳腔，2、缓冲调温凸起，3、相变材料容纳腔，4、透气孔，5、面料层。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
如图1至4所示，一种能调节消防服内空间温度的内衬，包括面料层5和多个缓冲调温凸起2；多个缓冲调温凸起2相互等间距固定在面料层5的一侧面，相邻缓冲调温凸起2之间的面料层5上均开设透气孔4；
所述缓冲调温凸起2包括凸起外壳和分隔层，分隔层固定在凸起外壳内、并将凸起外壳的内部空间分隔成惰性气体容纳腔1和相变材料容纳腔3，且惰性气体容纳腔1处于相变材料容纳腔3和面料层5之间；其中包裹惰性气体容纳腔1的凸起外壳形状为圆弧凸面；包裹惰性气体容纳腔1的凸起外壳形状为圆柱形；惰性气体容纳腔1内充填惰性气体，相变材料容纳腔3内充填相变材料；
所述面料层5采用呼吸性材质面料制成；所述凸起外壳和分隔层均采用食品级硅胶制成。
其中，本发明内衬的总厚度为8.5mm，惰性气体容纳腔1的厚度为5mm，半径为5mm，相变材料容纳腔3的厚度为3mm，半径为4.5mm，分隔层和凸起外壳的厚度均为0.1mm，相邻两个缓冲调温凸起2间的距离均为5mm。
进一步，所述圆弧凸面的圆弧角度为127°，弧长为15.13mm。采用这种尺寸的设计，既能保证相变材料通过圆弧凸面与人体的换热效率，保证降温效果；同时能有效节约相变材料的使用量。
进一步，所述呼吸性材质面料为e-PTFE织物，厚度为0.5mm，织物上的e-PTFE微孔膜为0.2-1.0μm。采用这种织物，因为其具有高度疏水性、耐热稳定性高、优良的耐化学品性和绝缘性的特征，能把人体本身散发的汗蒸气通过织物扩散或传导到外界,使汗蒸气不积聚冷凝在体表和织物之间，使人体与内衬之间的空间湿度较低，提高人体舒适度，同时其孔径较小排出水蒸气的同时能阻隔外部的水分进入。
进一步，所述惰性气体容纳腔1内充填惰性气体是压强为1atm的氮气。在充入该压强的氮气，不仅能在受到外力冲击时惰性气体容纳腔1具有较好的缓冲能力，同时其在缓冲时保证惰性气体容纳腔1内的气压不会对凸起外壳造成损坏。
进一步，所述透气孔4的孔径为0.1mm，相邻透气孔4之间的距离为0.4～0.6mm。采用这种透气孔4的尺寸，不仅能保证人体产生的汗蒸气排出内衬，同时能降低外部的水汽进入内衬。
其中，所述相变材料按质量百分比由硫酸钠75％，碳酸钾7％，硼酸3％和黄原胶15％组成。采用这种配比能提高相变材料的相变稳定性，延长内衬的使用寿命。
其中，所述食品级硅胶由A胶与B胶1:1混合配制而成，其中A胶为乙烯基硅油和白炭黑混合制成，B胶为乙烯基硅油和聚乙二醇双丙烯酸酯混合制成。
如图5所示，一种能调节消防服内空间温度的内衬制备方法，具体过程为：采用乙烯基硅油和白炭黑混合制成A胶，采用乙烯基硅油和聚乙二醇双丙烯酸酯混合制成B胶；将A胶和B胶以1:1的比例按照已知方法混合配制成食品级硅胶；食品级硅胶经挤出机挤塑熔融后，在成型模具内形成膜片挤出；其中一层膜片在氮气环境中的真空辊上被吸成膜泡形，在膜泡中填入在膜泡内高度为3mm的相变材料粉体，形成相变材料容纳腔3，与另一层膜片经成型辊采用已知热压工艺使其与相变材料容纳腔3紧密贴合，作为分隔层；然后在氮气氛围下使第三层膜片经成型辊与相变材料容纳腔3复合成一体，形成凸起外壳；第三层膜片包裹的空间为惰性气体容纳腔1；将各个凸起外壳相互等间距缝制在面料层5的一侧面，并采用机械打孔装置在每个凸起外壳之间的面料层5上打设透气孔4，最终得到用于消防服内空间降温的内衬。

Claims (7)

1.一种能调节消防服内空间温度的内衬，其特征在于，包括面料层和多个缓冲调温凸起；多个缓冲调温凸起相互等间距固定在面料层的一侧面，相邻缓冲调温凸起之间的面料层上均开设透气孔；
所述缓冲调温凸起包括凸起外壳和分隔层，分隔层固定在凸起外壳内、并将凸起外壳的内部空间分隔成惰性气体容纳腔和相变材料容纳腔，且惰性气体容纳腔处于相变材料容纳腔和面料层之间；其中包裹相变材料容纳腔的凸起外壳形状为圆弧凸面；包裹惰性气体容纳腔的凸起外壳形状为圆柱形；惰性气体容纳腔内充填惰性气体，相变材料容纳腔内充填相变材料；所述相变材料按质量百分比由硫酸钠75%，碳酸钾7%，硼酸3%和黄原胶15%组成；
所述面料层采用呼吸性材质面料制成；所述凸起外壳和分隔层均采用食品级硅胶制成。
2. 根据权利要求1 所述的一种能调节消防服内空间温度的内衬，其特征在于，所述圆弧凸面的圆弧角度为127°，弧长为15.13mm。
3. 根据权利要求1 所述的一种能调节消防服内空间温度的内衬，其特征在于，所述呼吸性材质面料为e-PTFE织物，厚度为0.5mm，织物上的e-PTFE微孔膜为0.2-1.0μm。
4. 根据权利要求1 所述的一种能调节消防服内空间温度的内衬，其特征在于，所述惰性气体容纳腔内充填惰性气体是压强为1atm的氮气。
5. 根据权利要求1 所述的一种能调节消防服内空间温度的内衬，其特征在于，所述透气孔的孔径为0.1mm，相邻透气孔之间的距离为0.4～0.6mm。
6. 根据权利要求1 所述的一种能调节消防服内空间温度的内衬，其特征在于，所述食品级硅胶由A胶与B胶1:1混合配制而成，其中A胶为乙烯基硅油和白炭黑混合制成，B胶为乙烯基硅油和聚乙二醇双丙烯酸酯混合制成。
7.一种根据权利要求1至6中任一项所述能调节消防服内空间温度的内衬制备方法，其特征在于，具体过程为：采用乙烯基硅油和白炭黑混合制成A胶，采用乙烯基硅油和聚乙二醇双丙烯酸酯混合制成B胶；将A胶和B胶以1:1的比例按照已知方法混合配制成食品级硅胶；食品级硅胶经挤出机挤塑熔融后，在成型模具内形成膜片挤出；其中一层膜片在氮气环境中的真空辊上被吸成膜泡形，在膜泡中填入在膜泡内高度为3mm的相变材料粉体，形成相变材料容纳腔，与另一层膜片经成型辊采用已知热压工艺使其与相变材料容纳腔紧密贴合，作为分隔层；然后在氮气氛围下使第三层膜片经成型辊与相变材料容纳腔复合成一体，形成凸起外壳；第三层膜片包裹的空间为惰性气体容纳腔；将各个凸起外壳相互等间距缝制在面料层的一侧面，并采用机械打孔装置在每个凸起外壳之间的面料层上打设透气孔，最终得到用于消防服内空间降温的内衬。
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