DE1410024C3 - Schutzschichtsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schutzschichtsystem gegen Hitzeeinwirkung, das aus mehreren Schichten aus Fäden und/oder netzförmigen Lagen mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften und unterschiedlichen Schmelz- und Verdampfungspunkten bzw. Erweichungsbereichen zusammengesetzt ist.

Derartige Schutzschichtsysteme uienen zur Herstellung von Schutzausrüstungen, die es ihrem Träger ermöglichen sollen, sich, ohne Schaden zu nehmen, möglichst lange im Bereich von Flammen oder in einer Umgebung mit extrem hohen Temperaturen aufzuhalten. Dazu müssen insbesondere die äußeren Schichten, die nicht nur den höchsten Temperaturen, sondern auch den größten mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind, eine ausreichende Flexibilität und bei möglichst geringem Gewicht eine hohe Abrieb- und Dauerfestigkeit aufweisen.

Durch die deutsche Patentschrift 8 08 342 ist bereits ein Schutzschichtsystem gegen Hitzeeinwirkung bekannt, das aus zwei in sich homogenen Schichten mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften unter unterschiedlicher Wärmebeständigkeit besteht. Die der Flammen- bzw. der Hitzeeinwirkung zugekehrte, wärmebeständigere Schicht besteht bei dem bekannten Schutzschichtsystem aus einer glänzenden Metallschicht. Sie reflektiert Wärmesirahlen und schützt auf diese Weise die darunterliegende Schicht gegen schnelles Aufheizen durch Strahlung. Gegen heiße Umgebungsluft oder Flammcngase gewährt sie dagegen keinen Schutz, sondern bewirkt wegen des guten Wärmeüberganges zwischen ihr und der Umgebung sowie der guten Wärmeleitfähigkeit ein besonderes schnelles Aufheizen der darunterliegenden Schicht. Dies bekannte Schichtsystem ist daher lediglich für Schutzkleidungen geeignet, die gegen reine Wärmestrahlung nicht jedoch für solche, die auch gegen Wärmekonvektion schützen sollen, wie sie z. B. bei Schutzausrüstungen für Brandbekämpfung oder ähnliche Aufgaben benötigt werden.

Durch die US-Patentschrift 19 00 904 ist als Sch'utzschichtsystem ein dichtes Gewebe aus wärmebeständigen Fäden mit unterschiedlichen mechanischen und unterschiedlichen thermischen Eigenschaften bekannt. Das Gewebe soll z. B. in der Ölindustrie verwendet werden und dabei unter anderem auch gegen Brandgefahren schützen. Um dieser Aufgabe gerecht S zu werden, ist das dichte Gewebe aus unterschiedlichen feuerbeständigen Fäden, z. B. Metall- und Asbestfaden, auf einer Seite mit einer Gummimasse, die das Gewebe wasser- und gasdicht macht und auf der anderen Seite mit einer gegen chemische Angriffe schützenden Schicht überzogen. Ein länger andauernder Schutz gegen Hitze wird mit diesem System nicht erreicht.

Auch das in der deutschen Patentschrift 9 63 218 beschriebene Schutzmaterial, das aus mehreren miteinander verklebten Kunststoffschichten und einer Wärmestrahlen reflektierenden Außenschicht besteht, vermag gegen chemische Giftstoffe und Strahlen verschiedenster Art und auch gegen Wärmestrahlung zu schützen, gegen die Einwirkung von Flammen und hoher Umgebungstemperatur jedoch nur relativ kurzzeitig.

In der deutschen Patentschrift 9 27 322 ist ein Schutzstoff beschrieben, der aus zwei Gewebeschichten verschiedener mechanischer Eigenschaften mit einer dazwischenliegenden, der Wärmeisolation dienenden Schaumstoffschicht besteht, wobei das äußere Gewebe mit einer Metallfolie belegt ist. Ein solcher Schutzstoff vermag zwar gegen Wärmestrahlung zu schützen und kann als Material für Bekleidung, die gegen Hitze, Kälte sowie gegen Wind und Wetter schützt, benutzt werden. Bei Flammcneinwirkung wird er jedoch nach kurzer Zeit zerstört.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schutzschichtsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei hoher Umgebungstemperatur eine langanhaltende, gute Schutzwirkung gewährleistet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lagen zumindest einer der Schichten durch Bindemittel oder filmbildende Folien miteinander verbunden sind und/oder Imprägnierungs-. mittel oder bei Kunststoff auch Fadenmaterial enthalten, die/das beim Schmelzen bzw. Verdampfen eine hohe Wärmevernichtungsleistung aufweisen/aufweist.

Durch dieses Schutzschichtsystem wird gegenüber den bekannten, die ausschließlich auf thermische Isolation und Reflexion von Wärmestrahlen gerichtet sind, ein wesentlich besserer und langer andauernder Schutz gegen Hitzeeinwirkung erzielt. Dieser Vorteil beruht darauf, daß bei der Umwandlung ihres Aggregatzustandes diejenigen Stoffe, die dabei eine hohe Wärmevernichtungsleistung aufweisen, eine große Energiemenge aufzehren, die nicht mehr zu der Aufheizung des gegen Hitzeeinwirkung zu Schützenden beitragen kann, d. h., der Wärmestrom durch die Schutzschicht nach der Innenseite wird vermindert.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weisen

die netzförmigen Lagen des Schutzschichtsystems unterschiedliche Maschenweiten und/oder Fadenstärken auf und/oder bestehen aus unterschiedlichen Materialien.

In den folgenden zwei Beispielen wird der Gesamtaufbau von Schutzschichtsystemen beschrieben, wie sie in Verbindung mit der Lehre aus dem Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgebaut sein können.

Eine Schicht kann z. B. aus einem wärmeempfindlicher, imprägnierten Baumwollgewebe bestehen, auf das ein- oder beidseitig ein wärmeunempfindlicheres

Material, beispielsweise auf Glasbasis in Netzform mit kleiner Maschenweite oder in Gewebeform mit größeren Poren bzw. Fadenabstand aufgebracht ist. Diese engmaschigen Lagen werden durch weitmaschigere Netze aus Metallfäden abgedeckt. Diese Lagen können miteinander versteppt bzw. durch Kaschierung oder Verpressung mittels eines flammenfesten Bindemittels verbunden sein. Mit dem gleichen Bindemittel oder durch Behandlung mit filmbildenden Stoffen kann das Ganze zusätzlich gegen Luft- ίο und Feuchtigkeitsdurchtritt abgedichtet und äußerlich metallisiert sein, damit Wärmestrahlung von der Oberfläche reflektiert wird.

Mittels eines derartigen Aufbaus einer oder mehrerer Schichten des Schutzschichtsystems wird er- reicht, daß die größten mechanischen Spannungen von dem äußeren Netz aus Metallfäden aufgefangen werden und die Innenschichten, selbst wenn sie infolge hoher Temperatur gesintert, versprödet oder verkohlt sein sollten, nicht völlig auseinanderfallen oder aufreißen können, weil diese empfindlichen Teile gleichsam zwischen den festeren äußeren Teillen verpackt sind.

Es kann auch vorteilhaft sein, die für eine Schicht verwendeten Fäden mit unterschiedlichen Schmelz- und Verdampfungsprodukten bzw. Erweichungsbereichen und unterschiedlicher Festigkeit und Elastizität durch geeignete Web- oder Wirkarten zu verbinden. Zweckmäßig folgen dabei auf einen Kettenoder Schußfaden aus Metall ein oder mehrere eventuell auch dünnere Glasfäden und auf sie oder zwischen ihnen ein oder mehrere imprägnierte Baumwoll- bzw. Kunststoffäden. Derartig aufgebaute Gewebe zeichnen sich bei langanhaltender Schutzwirkung durch mechanische Festigkeit und ausreichende Flexibilität und Dichtigkeit aus, weil auch bei einem solchen Gewebe unter Umständen gesinterte, versprödete oder verkohlte Gewebebestandteile von den beständigeren festgehalten werden und aus diesem Grunde keine Löcher entstehen.

Ein großflächiges Durchschlagen der Flammen durch das Schutzschichtsystem wird bei beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen verhindert. Dadurch können ernsthafte Verbrennungen bei Trägern von Schutzausrüstungen auch dann vermieden werden, wenn die inneren Schichten teilweise aufgelöst und die Glasfäden der Zwischenschichten durch die Versprödung beim Sintern bereits teilweise abgeknickt sind. Diese mechanische Verbundwirkung unterstützt die Schutzwirkung, die durch die Bindemittel oder filmbildenden Folien oder Imprägnierungsmittel erzielt wird, die beim Schmelzen bzw. Verdampfen eine hohe Wärmevernichtungsleistung aufweisen. Die Aufheizung der inneren Gewebe kann dann nicht erfolgen, bevor sich die Außengewebe infolge der äußeren Temperaturen entsprechend erhitzt haben. Diese Erhitzung wird jedoch erst dann möglich, wenn die für das Schmelzen bzw. Verdampfen des Imprägnierungs- oder Bindemittels oder bei Kunststoffen auch des Fadenmaterials erforderliche Wärmemenge bereits vernichtet ist. Der Zeitpunkt für die Zerstörung der wärmempfindlichen Materialien wird auf diese Weise erheblich hinausgeschoben.

Weiterhin hat das erfindungsgemäße Schutzschichtsystem den Vorteil, daß sich seine einzelnen Schichten ohne Schwierigkeiten eine unebene Oberfläche geben lassen. Werden ihr z.B. Wellen-, Waben-, Waffel- oder Höckerformen aufgedrückt, so bilden diese Unebenheiten beim Aufeinanderbringen der Schichten Abstandshalter zwischen ihnen. Die dadurch entstehenden, gut wärmeisolierenden Hohlräume erhöhen die Wärmeisolation des Schutzschichtsystems und verlängern seine Schutzwirkung beträchtlich.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schutzschichtsystem gegen Hitzeeinwirkung, das aus mehreren Schichten aus Fäden und/oder netzförmigen Lagen mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften und unterschiedlichen Schmelz- und Verdampfungspunkten bzw. Erweichungsbereichen zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen zumindest einer der Schichten durch Bindemittel oder filmbildende Folien miteinander verbunden sind und/oder Imprägnierungsmittel oder bei Kunststoff auch Fadenmaterial enthalten, die/ das beim Schmelzen bzw. Verdampfen eine hohe Wärmevernichtungsleistung aufweisen/aufweist.

2. Schutzschichtsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die netzförmigen Lagen unterschiedliche Maschenweiten und/oder Fadenstärken aufweisen und/oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen.