CN1578633A - 隔热的纺织复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种隔热纺织复合材料，其特征在于至少一个壁(P1)，特别是首先用于经受热的壁，在热的作用下能够收缩，伴随地引起连接纱(F)回直，这相应于在完全或部分实施的所述壁(P1)和(P2)之间的间隔增加，因此达到热稳定。

Description

隔热的纺织复合材料
技术领域
本发明涉及可以用作隔热材料的纺织制品的技术领域，特别地涉及可防止有着火危险的纺织复合材料生产的技术领域。
本发明有利地涉及一种纺织复合材料在制作消防队员的工作服和防护服中的应用。明显地，这种应用不应该被认为是限制性的。
因此，本发明的纺织复合材料在处于极端条件下的任何情况中，例如火灾时都有应用，更一般地，在保证防止高热源时有应用。
背景技术
一般地，如图1示意性所表明的，为了生产工作服和防护服装，已知使用多层结构，该结构包括四个元件，即
-一外织物(A)；
-一不透气膜(B)，其一般与基材连接；
-一热障(C)，其一般由一针毯(feutre aiguilleté)构成；
-一精加工的衬里(doublure de finition)(D)。
专利FR 1 213 415说明书可以说明这种技术状况。
另外，已经知道这类防护服应该有许多标准，尤其是防辐射热和防对流热的标准，应该具有构成材料的良好热稳定性，满足纯耐火性标准和具有良好的气密性。
能够预防热应激的危险性也显得非常重要，这种热应激是一种由人体内温度升高，从而不再达到热调节所造成的生理学现象。由此可导致失去身体能力、失去清醒、失去知觉或心脏停止跳动。
能够保护在极端和意外条件下的操作者，特别是为其操作者提供躲避时间也显得很重要。事实上，在许多情况下可能出现一个火势蔓延非常快的过渡性阶段，造成在几秒钟内温度非常快速升高，例如温度达到500-600℃，这相应于入射热流约每m2为40kW。因此，重要的是在可以充分隔离火源的时间内阻止这种温度急剧升高。
为了能达到这些目的，曾提出加入隔热材料的纺织复合材料，这种隔热材料由三维网眼的针织品构成，如由专利EP 0 443 991说明书可知，或由能够约束空气的毛毯构成，如由专利EP 0 364 370说明书可知。由约束空气所达到的隔热作用可很强地防止热流。不过，在这种隔热实施方式(三维网眼或毛毯)中，其触觉和外观都不能令人满意。这种衣服往往认为不太卫生，穿着不舒服，也不太美观，因此需要将清洁的衬里与生产的纺织复合材料组合起来。这种解决办法还是使这种复合材料变得沉重，同时使其制作复杂化。
还观察到，三维网眼或毛毯易于制约排除由汗水产生的水蒸汽，这样增加了热应激现象。
为了克服这些缺陷，提出用其它能够约束空气的结构更换由三维网眼或毛毯构成的隔热材料。专利申请WO99/35926说明书有一种解决办法，该说明书提及按照有规律的间隔在一膜上放置隔离物，以便在所述的膜与例如起衬里作用的纺织物表面之间构成空气层。这些隔离物由固定在所述膜上的聚合物点构成，它们易于提高如此制作复合材料的其它层的磨损灵敏性。
在国际申请WO00/66823中，提出在衬里表面放置纺织材料软垫。这些软垫在防火纺织层与衬里之间产生空气通道。这些软垫的存在增加了带这些软垫的复合材料层的磨损灵敏性。
还提出一些使用间隔平行层的解决办法，这样迫使人们使用一些能够改变所述层间间隔，相应地产生热障的设备。例如可以列举专利GB 2 264705说明书，该说明书公开了由两个平行层组成的纺织制品，而该平行层由多根纱构成。每一层都与能将它们彼此相对移动的手动控制设备配合，纱处于倾斜位置时，这样会引起连接纱的倾斜或回直，其对应于所述层的靠近，所述纱处于已回直位置时，其相应于层的分开。这种解决办法需要手动操作，并且专门地针对在防冷中的应用。
在国际申请WO99/05926中，复合材料包括两个彼此完全无关的层，它们置于两个平行平面中，以限定成型记忆材料定位的空间。在热的作用下，成型记忆材料应改变两层之间的空间。这种解决办法因此需要特定的实施设备，得到的结构缺乏灵活性。
发明内容
由该技术的这种状况出发，并为了克服上述缺陷，本发明提出解决的问题是产生一种热障，这种热障能够达到在正常情况下轻微隔热作用，相应于较大使用设备的小隔热层厚度，而在紧急情况下在产生较大量热量的地方，这种热障还能够自动地达到较强的隔热作用。
为了解决这样一个问题，曾构想和研制一种隔热纺织复合材料，特别地用于制作防护服的隔热纺织复合材料，该材料具有织造或针织的结构，而所述结构有至少两个用多根纱间隔连接的壁，其纱自然地趋于倾斜，从而在这个位置，其间隔减小，并小于所述连接纱的长度，其特征在于，至少一壁——特别是用于首先经受热的壁，在热的作用下能够收缩，从而同时引起所述连接纱回直，这相当于在所述壁和之间的间隔增加，所述壁和完全或部分实施成热稳定。
有利地，该连接纱与每层部分地织造或针织在一起。
在一种实施方式中，每个壁或层是由经纱和纬纱交织得到的，这些连接纱置于经纱中，所述的纱按照纬纱方向倾斜。
考虑到这些布局，显然的是，对于至少一层，外面纬纱使用热-收缩材料能够达到对热有意义的反应。事实上，该热-收缩层或壁达到足够高的温度时，纬纱就会产生收缩，其作用是使连接纱回直，并且同时地，复合材料的厚度随着温度升高而增加，因此可提高其隔热能力。
另外，选择一种对-芳族聚酰胺材料连接纱，考虑到其连接纱的热稳定特性，在热障被部分碳化时这些连接纱一方面能够达到良好的弹性，另一方面还能够达到足够的耐压缩性。
有利地，每个壁的经纱和纬纱可选自所知的商标《KERMEL》这类的聚酰胺-酰亚胺类，它们可以是单一的或与其它纤维混合的。
每个壁具有同样的纱密度，或两个壁具有不同的纱密度。
如定义的这种复合材料可以与与一由防火材料制成的外层结合，且与一带基材的不透气膜结合。
附图说明
下面借助附图更详细地公开本发明，其中：
-图1是示意图，如图所表示的，该图说明了直到今天人们熟知并还在使用的这类多层复合材料，这种复合材料用于制作在危险条件下从事工作的人们的衣服，特别是消防队员的衣服；
-图2是本发明纺织复合材料实施方式的透视图；
-图3是纯示意性透视图，该图表明其纺织复合材料受到所考虑温度的处理，像正常温度；在这个位置，这些连接纱是倾斜的；
-图4是与图3相对应的视图，该图表明在大量热的作用下，其中一个壁的收缩会引起连接纱的回直和复合材料厚度的增加；
-图5是表明在辐射热的情况下，在温度升高期间复合材料响应的图；
-图6是表明在对流热的情况下，在温度升高期间复合材料响应的图。
具体实施方式
附图3和4说明了本发明纺织复合材料的原理。这种复合材料有织造或针织结构，该结构有两个壁或层(P1)或(P2)，这些层被多根纱(F)间隔地连接起来。这些连接纱(F)部分地与每一层织造或针织在一起。
然而，看来这些连接纱(F)有一种往该侧倾斜的自然趋势，结果所考虑复合材料两层(P1)或(P2)间厚的厚度(e)没有连接纱的长度大。因此，可以得出这些连接纱的回直会相应地引起间隔(e)增加。
为了达到这个结果，至少其中一个壁，特别是用于经受大量热量的壁(P1)，在所述热量作用下能够收缩。由此得出，层(P1)达到足够高的温度时，例如约200-300℃，如图4示意表明的，它可以有所述层的收缩，这样的效果应是使连接纱(F)收缩，于是同时引起厚度(e)随着温度升高而增加。明显地，可以由此得出这样一种复合材料的隔热能力的增加。
由这个基本概念出发，可以考虑几种不同的实施方式。
例如，每个壁或层(P1)和(P2)是由经纱和纬纱交织得到的。连接纱(F)置于经纱中，结果这些经纱往纬纱方向倾斜。本技术领域的技术人员熟知采用织造或针织方法生产这类复合材料。
如由下面说明所表明的，连接纱(F)是一种对-芳族聚酰胺纤维，它们因其非常好的热稳定性而为人们所知，热障部分被碳化时，这样一方面能够达到良好的抗冲击性，另一方面还能够达到足够的耐压缩性。
提请注意至少一个壁是用含有热稳定纱的纱织造或针织的。
每个壁(P1)和(P2)的经纱和纬纱有利地选自已知商标《KERMEL》(RHODIA)或《NOMEX》(DUPONT)或《CONEX》(TEIJIN)这类单一或混合间-芳族聚酰胺纤维类。在图2实例中，壁(P1)是用热交联材料的经纱(C1)和纬纱(T1)制成的。有利地，只是(T1)是热交联的。壁(P2)是用经纱(C2)和纬纱(T2)制成的。连接纱(F)有利地是由将每个壁(P1)和(P2)的纬纱(T1)和(T2)连接起来的经纱构成的。
每个壁(P1)和(P2)通过织造或针织可以有相同的纱密度。或者，对于每个壁，这个密度也可以不同。
例如，最密实的织造或针织构成了用于朝向使用者的壁，同时有利地代替衬里。
使用的热稳定纱可以用人工合成材料或天然材料或其混合材料制成。优选地，使用以间-芳族聚酰胺为基的纱，例如间亚苯基邻苯二酰胺或聚酰胺-酰亚胺，任选地与防火粘胶结合使用。还可能使用以变性聚丙烯腈纤维和防火棉纤维混合物为基的纱。
正如所指出的，壁(P1)和(P2)之间的间隔纱长度决定了这些壁之间的间隔(e)，因此也决定了如此构成的隔热空气垫的厚度。连接纱(F)的长度优选地是约1-10mm。提请注意，间隔纱有利地是以对-芳族聚酰胺为基的纱，例如像对亚苯基对苯二甲酰胺(《KEVLAR》(DUPONT)，《TWARON》和《TECHNORA》(TEIJIN))。
如根据本发明特征定义的纺织复合材料可以单独使用，或与其它的纱或纤维层结合使用，以构成本技术领域的技术人员已知的这类多层制品(图1)。
例如，如定义的复合材料可与由防火织物构成的层和由膜构成的层结合起来。根据本发明，该膜优选地是在防火织物与隔热纺织复合材料之间。该防火织物用于形成一个与使用者不接触的面或壁。例如，该防火织物优选地由以间亚苯基邻苯二酰胺或聚酰胺-酰亚胺纤维为基的薄纱构成，任选地还有对亚苯基对苯二甲酰胺纱或纤维，和/或抗静电的纱或纤维或其它的对-芳族聚酰胺纱或纤维或PBO或PBI类纤维或纱。
该膜可以由微孔薄膜或亲水薄膜构成，例如由以聚四氟乙烯、防火聚氨酯或聚酯为基的薄膜构成。这种膜在该复合材料中可以是游离的，或例如相反地胶合在纺织载体上，纺织载体像以间-芳族聚酰胺或聚酰胺-酰亚胺纤维为基的薄纱或非纺织品。
其中一层的这种收缩作用也可能为固定在所考虑层上的膜的存在所致。例如可以使用在热的作用下具有收缩作用的任何材料制作这种膜，例如微孔聚氨酯、亲水聚氨酯、亲水聚酯等。
与防火织物和膜结合的本发明复合材料，在制作防止与着火相关危险的服装，例如消防队员的服装中获得特别有利的应用。
下面描述生产本发明纺织复合材料的实施例，这些壁(P1)和(P2)突出了图2说明的织物结构。
-壁(P1)的经纱(C1)由聚酰胺-酰亚胺纤维纱构成，其纱支数为Nm80/2，密度13根纱/厘米；
-壁(P1)的纬纱(T1)由聚酰胺-酰亚胺纤维纱构成，其纱支数为Nm 60/1，密度27根纬纱/厘米；
-壁(P2)的经纱(C2)和纬纱(T2)由聚酰胺-酰亚胺纤维纱构成，其纱支数为Nm 80/2，各自密度20和27根纱/厘米；
-间隔经纱(F)由对-芳族聚酰胺纤维纱构成，其纱支数为Nm 80/2，密度6根纱/厘米；
制品的表面质量是约240克/米2，壁(P1)与(P2)之间的间隔在正常位置(倾斜连接)是约2毫米。
该复合材料防热流的测量结果列于下面：
-根据标准EN366，辐射热试验：在t2为28秒，在t2-t1为7.3秒。其标注在图5的图表中。
-根据标准EN367，对流热试验(图6)：
·HTI24(烧伤的理论时间)为18秒
·HTI24-HTI12(疼痛的理论时间)为5秒
由这些图明显地得出，《逃逸时间》类的值，即烧伤的理论时间(t2或HTI24)与疼痛的理论时间(t1或HTI12)之差，高于这种水平复合材料的所观测的总平均值。还观察到在辐射热作用下厚度显著增加，并且(t1)与(t2)之差的增加意味着在疼痛阈值后理论上增加防护作用。
这些优点可由该说明得出，特别强调，得到的复合材料具有极佳的透气性、极佳的外观，以及极佳的热防护作用。

Claims (9)

1、隔热纺织复合材料，特别地用于制作防护服，所述材料具有织造或针织的结构，而所述结构有至少两个用多根纱(F)间隔连接的壁(P1)和(P2)，其纱自然地趋于倾斜，从而在这个位置，其间隔减小，并小于所述连接纱的长度，其特征在于，至少一壁(P1)——特别是用于首先经受热的壁，在热的作用下能够收缩，从而同时引起所述连接纱(F)回直，这相当于在所述壁(P1)和(P2)之间的间隔增加，所述壁(P1)和(P2)完全或部分实施成热稳定。
2、按照权利要求1所述的纺织复合材料，其特征在于，所述连接纱(F)与每个层或壁(P1)和(P2)部分织造或针织在一起。
3、按照权利要求1所述的纺织复合材料，其特征在于，所述连接纱(F)是以对-芳族聚酰胺为基的。
4、按照权利要求1所述的纺织复合材料，其特征在于，每个壁(P1)和(P2)是由经纱与纬纱交织得到的，所述连接纱按经纱方向布置，所述纱的倾斜按照纬纱方向进行。
5、按照权利要求1所述的纺织复合材料，其特征在于，每个壁(P1)和(P2)的经纱与纬纱选自间-芳族聚酰胺类纱，它们是单一的或混合的。
6、按照权利要求1所述的纺织复合材料，其特征在于，每个壁(P1)和(P2)具有同样的纱密度。
7、按照权利要求1所述的纺织复合材料，其特征在于，两个壁(P1)和(P2)具有不同的纱密度。
8、按照权利要求1所述的纺织复合材料，其特征在于，它与一由防火材料制成的外层结合，且与一带基材的不透气膜结合。
9、按照权利要求1至8中任一项所述的纺织复合材料在制作防护服——特别是消防队员防护服中的应用。
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