DE3829501A1

DE3829501A1 - Laminatmaterial fuer die verwendung bei schutzkleidung

Info

Publication number: DE3829501A1
Application number: DE3829501A
Authority: DE
Inventors: Paul X Freund; Sheridan J Rodgers; Christopher J Kairys
Original assignee: Mine Safety Appliances Co
Current assignee: MSA Safety Inc
Priority date: 1987-09-14
Filing date: 1988-08-31
Publication date: 1989-03-23
Also published as: GB2209706A; US4792480A; GB8820455D0; GB2209706B

Description

Die Erfindung betrifft ein Laminatmaterial, das für den Einsatz und die Verwendung in Schutzkleidung geeignet ist. Die Erfin dung betrifft insbesondere ein Laminatmaterial, das sich für die Verwendung für Schutzkleidung eignet, die gegen den Kontakt mit feuergefährlichen Materialien schützt und ebenso Schutz bietet gegen Feuerstrahlen.

In den meisten Überprüfungsvorgängen bezüglich feuergefährlichem Material ist ein auf feuergefährliche Materialien spezialisier ter Fachmann (im folgenden Brandbekämpfungspersonal oder Feuer wehrmann genannt) mit mindestens zwei möglichen Gefährdungen konfrontiert. Die erste Gefährdung liegt im möglichen Ausgesetzt sein oder nachfolgenden Hautkontakt mit toxischen oder aggres siven Chemikalien oder Materialien. Die zweite mögliche Gefähr dung liegt im Ausgesetztsein gegenüber plötzlichen und inten siven Feuer- und Wärmestrahlen.

Bisher sind die verschiedensten Bekleidungen bekannt, die einen Hautkontakt mit toxischen Agentien verhindern. Einige dieser Be kleidungen sind aus laminierten Materialien hergestellt, wie dies beispielsweise aus den US-Patenten Nr. 42 14 321 und Nr. 45 88 646 bekannt ist. Der Zweck der Verwendung von laminiertem Material ist die Schaffung eines Aufbaues, der die meisten wün schenswerten Eigenschaften der einzelnen Schichten aufweist. Beispielsweise kann ein Material aus einer chemisch resistenten Schutzschicht für die Verhinderung des Durchdringens von Chemi kalien durch das Material und einem Material als Unterlage be stehen, das die chemisch resistente Schutzschicht verstärkt, so daß der Verbund aus beiden zur Herstellung von Bekleidung verwendet werden kann.

Die verschiedensten Laminate wurden zur Schaffung eines Schutzes gegen Chemikalien mit einer Vielzahl chemischer Eigenschaften geschaffen. Beispielsweise verkauft die Anmelderin zwei verschie dene Schutzanzüge. Der erste Schutzanzug umfaßt ein dreilagiges Viton-Material (Warenzeichen der Firma E. I. du Pont de Nemours Co.) auf einer Nylon-Schicht, die auf eine Neopren-Schicht aufgebracht ist. Dieser Schutzanzug wird für die Beseitigung von verschütteten Materialien, wie z.B. Benzol oder Benzin, verwen det. Die zweite Art Schutzanzug, der von der Anmelderin herge stellt wird, umfaßt ein dreilagiges Material mit Butyl-Kautschuk auf Polyester auf Neopren. Dieser laminierte Aufbau ist für die Verwendung bei der Beseitigung von verschütteten Chemikalien wie Aceton oder Chlor verwendbar.

Allerdings ist keine der zuvor beschriebenen Kleidungen geeignet, einen Schutz gegen plötzlich auftretende Feuerstrahlen zu bieten. Plötzlich auftretende Feuerstrahlen können in Fällen vorkommen, bei denen Sauerstoff plötzlich in Gegenwart von entflammbarem Material zur Verfügung steht oder wenn eine Chemikalie ihre Ent zündungstemperatur erreicht.

Es existieren drei Arten von Wärme, die bei einem plötzlichen Feuerstrahl auftreten. Die erste Art ist die Konvektionswärme, die einer Wärme entspricht, die der Körper in einer Sauna er fährt. Die Konvektionswärme tritt auf, wenn der Körper in direk tem Kontakt mit einer Wärmequelle oder Flamme steht. Der zweite Typ stellt durch Wärmeleitung übertragene Wärme dar, wie sie z.B. vom Körper erfahren wird, der beispielsweise in Kontakt mit einem Heizkissen kommt. Die durch Wärmeleitung übertragene Wärme erfordert ein Leitungsmedium, wie z.B. Luft oder Wasser oder wie im vorliegenden Beispiel die Heizwendel und das Mate rial in einem Heizkissen. Der dritte Typ Wärme ist Strahlungs wärme, wie sie z.B. als Wärme durch die Sonne oder bei einer Bräunungsliege erzeugt wird. Die intensivste Strahlungswärme kommt bei der Verbrennung von Materialien vor. Die Strahlungs wärme weist eine höhere spezifische Wärme auf als Konvektions oder durch Wärmeleitung übertragene Wärme und kann deshalb weit aus gefährlicher für das Brandbekämpfungspersonal oder die Feu erwehrleute sein als die Leitungs- oder Konvektionswärme.

Ein plötzlicher Feuerstrahl enthält sowohl Konvektionswärme (Flammen) als auch Strahlungswärme (Strahlungsenergie). Der Strahl kann kurzlebig sein und trotzdem genügend Wärme erzeugen, um dem Feuerwehrmann ernsthafte Verbrennungen zuzufügen oder gar zu töten. Um die Menge an Wärme, die durch den Körper eines Feuer wehrmannes aufgenommen wird, zu minimieren, kann der Feuerwehr mann Schutzkleidung tragen, die aus einem Material hergestellt ist, das die Hitze bzw. Wärmestrahlung reflektiert.

Viele der Strahlungsschutzanzüge sind im Handel erhältlich. Die se Anzüge umfassen zunächst eine Metallfolie oder reflektieren de Schicht, die auf einem verstärkenden Untergrund angebracht sind. Die Folie oder die reflektierende Schicht verhindert eine Absorption der Wärmeenergie durch den Körper, indem sie diese Energie von dem Körper wegreflektiert. Das hier angewendete Prinzip ist im wesentlichen das gleiche, wie wenn ein Dach in einer hellen Farbe verwendet wird, um die Wärmestrahlung der Sonne vom Dach wegzureflektieren, anstatt ein schwarzes Dach zu verwenden, das die Sonnenwärme im Dach absorbiert.

Bisher hatten die Feuerwehrleute bei der Bekämpfung von Feuer, das durch verschüttete feuergefährliche Materialien verursacht wurde, oder bei der Bekämpfung von Bränden in Chemieanlagen zu entscheiden, ob sie chemisch resistente Anzüge zum Schutz gegen den Kontakt mit Chemikalien oder aber Feuerschutzanzüge, um gegen plötzliche Feuerstrahlen geschützt zu sein, verwenden. Bei jeder Wahl war der Feuerwehrmann in Gefahr, der einen oder anderen Ge fährdung ausgesetzt zu sein. Wünschenswert ist deshalb, einen einzigen Schutzanzug zur Verfügung zu haben, der sowohl gegen die Berührung mit Chemikalien als auch gegen die Gefährdung von Feuerstrahlen schützt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Laminatmaterial vorzuschlagen, aus dem Schutzkleidung herstellbar ist, die gegen beide Gefahren schützt.

Diese Aufgabe wird bei einem eingangs beschriebenen Laminatmate rial erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß es folgende Schichten umfaßt:

- Eine erste Lage aus einem flammhemmenden, verschweißbaren thermoplastischen Film;
- Eine zweite Lage, die mit der ersten Lage verbunden ist und ein biegsames Gewebematerial umfaßt;
- Eine dritte für toxische Agentien undurchlässige Lage, die mittels eines flammhemmenden, thermoplastischen Films mit der zweiten Lage verbunden ist;
- Eine vierte Lage, die ein Wärmestrahlung reflektierendes Material umfaßt und mittels eines flammhemmenden, thermopla stischen Films mit der dritten Lage verbunden ist;
und
- Eine fünfte Lage aus einem flammhemmenden, für Wärmestrah lung und Licht im wesentlichen transparenten, verschweißbaren thermoplastischen Film, der mit der vierten Lage verbunden ist.

Durch die vorliegende Erfindung ist also ein Schutzmaterial ge schaffen, aus dem Schutzkleidung für Feuerwehrleute oder Brand bekämpfungspersonal hergestellt werden kann, die sowohl gegen die Berührung mit Chemikalien bzw. Chemikalienspritzer als auch gegen die Wärme oder Hitze von plötzlich auftretenden Feuerstrah len schützt.

Das Material umfaßt vorzugsweise eine mehrlagige Laminatstruktur, die aus sieben Schichten oder Lagen hergestellt ist.

Diese sieben Schichten sind, von der Haut aus gesehen, bevorzugt ein verschweißbares, flammhemmendes Polyethylen, ein Substrat, wie z.B. fadengesponnenes Nomex oder ein Gespinst aus Nomex, flammhemmendes Ethylen, eine chemisch resistente Schicht, wie z.B. Saranex (Warenzeichen der Firma Dow Chemical, USA), ein flammhemmendes Polyethylen, eine reflektierende Schicht, wie z.B. eine Metallfolie, und als letzte Schicht ein transparentes, verschweißbares, flammhemmendes Polyethylen. Die transparente bzw. klare außenliegende Polyethylen-Schicht erlaubt den Durch gang der Wärmestrahlung von Strahlen zur reflektierenden Schicht, wo die Wärmeenergie reflektiert wird. Die reflektierende Schicht umfaßt vorzugsweise gleichfalls eine erste Schutzschicht gegen das Durchdringen oder Eindringen von Chemikalien in das Material. Die Saranex-Schicht schafft eine zweite, chemisch resistente Barriere, während die Substrat-Schicht das Material verstärkt, so daß das Laminat zu Schutzkleidung verarbeitet werden kann. Die zwei inneren Polyethylen-Schichten fungieren als Bindemittel, um die reflektierende, die chemisch resistente und die Substrat- Schicht miteinander zu verbinden. Die zwei äußeren Polyethylen- Schichten sind aufgebracht, um die Schichten verschweißbar zu machen, um Schutzkleidung herstellen zu können.

Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich auch in den Materi alien, die in den vorgenannten US-Patenten beschrieben sind, und bietet ein Schutzkleidungsmaterial, das sowohl gegen das Durchdringen von Chemikalien als auch von Wärmestrahlung Schutz gewährt. Die vorgenannten US-Patente offenbaren ein Schutzmate rial lediglich mit chemischer Resistenz. Die chemisch resisten te Barriere in dem Material nach dem Stand der Technik ist eine Folie oder eine Metallegierungsschicht. Eine ungestützte Folie oder Metallegierung sind von Hause aus als chemische Barriere unvorteilhaft, weil diese leicht zerkratzt werden und leicht feine Löcher bilden, wenn das Material gebogen, gefaltet oder zerknittert oder korrodierenden Chemikalien ausgesetzt wird. Deshalb ist die ungestützte Folie nicht ausreichend in ihrer Un durchlässigkeit für Chemikalien in Anbetracht der gegenwärtigen Schutzvorschriften bzw. Schutzstandards. Deshalb sind solche Folienschichten, für sich selbst gesehen, nicht haltbar genug, um als chemische Barriere in Schutzkleidung zu dienen.

Die vorliegende Erfindung nutzt die Folie oder die Metallbarrie re zum Schutz gegen Feuerstrahlen, während eine zusätzliche chemisch resistente Schutzschicht oder Barriere ein Durchdringen von Chemikalien verhindert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen stand der Unteransprüche.

Die Erfindung betrifft des weiteren Schutzkleidung, die aus den zuvor beschriebenen Laminatmaterialien hergestellt ist.

Diese und weitere Vorteile werden an Hand der Zeichnung noch nä her erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch ein siebenlagiges Laminat-Material.

In der Zeichnung ist das im Schnitt dargestellte siebenlagige Laminat-Material mit dem Bezugszeichen 101 bezeichnet. Eine Schicht 107, die am nächsten zur Haut angeordnet ist, stellt einen thermoplastischen Film, wie z.B. Polyethylen, dar und ist flammhemmend, verschweißbar bzw. mit Wärme versiegelbar und vorzugsweise von einer Dicke von ca. 0,025 mm. Diese Schicht hat die Aufgabe, die Laminatschichten miteinander verschweißbar zu machen, und zwar über die Schicht 107 und eine andere Schicht 102. Wenn das Laminat nicht verschweißt werden muß, ist die Schicht 107 nicht notwendig und kann entfallen.

Die zweite Schicht oder Lage 106, von der Haut aus gesehen, ist ein Gewebematerial mit einer vorzugsweisen Dicke von ca. 0,05 bis 0,25 mm. Die Gewebeschicht 106 bewirkt die Festigkeit des Laminatmaterials und verhindert ein Zerreißen oder Dehnen. Die Gewebeschicht 106 kann beispielsweise aus Tyvek bestehen (Waren zeichen von Du Pont), ein olefinisches Spinnvlies, aus Cerex, ein Spinnvlies aus hundertprozentigem Nylon-6.6, aus Nomex, einem langkettigen Polyamid, oder fadenversponnenem Nomex, einem langkettigen Polyamid, das eher gesponnen als gewoben wird. Das Gewebe muß ausreichend biegsam bzw. faltbar sein, damit das La minat zu Schutzkleidung verarbeitet werden kann.

Eine dritte Schicht 104, von der Haut aus gesehen, ist ein flamm hemmender thermoplastischer Film, wie z.B. Polyethylen, mit einer bevorzugten Dicke von ca. 0,025 mm. Diese Schicht 104 wirkt als Klebe- oder Haftmittel, das die Gewebeschicht 106 an eine vierte Schicht 105 bindet. Die vierte Schicht 105 wirkt als erste che mische Barriere oder Schutzschicht, die verhindert, daß Chemika lien das Material durchdringen und auf die Haut des Feuerwehr mannes gelangen. Die vierte Schicht 105 weist eine bevorzugte Dicke von ca. 0,0375 mm bis 0,069 mm auf und kann aus jedem che misch widerstandsfähigen Material bestehen, das für ein breites Spektrum toxischer Substanzen undurchlässig ist. Beispiele für solche Materialien sind Saran, ein Polyvinylidenchlorid, Saranex, ein Laminat aus Saran, das sandwichartig zwischen einer Schicht aus Polyethylen und einer Schicht aus Ethylenvinylacetat angeord net ist, ein blockgeschältes Teflon, ein Tetrafluoroethylen-Produkt, das in dünnen Schichten geschnitten wurde, Ethylenvinylacetat, Viton, ein Vinylidenfluorid-hexafluoropropylen und Butyl-Kaut schuk. Die Verwendung der Materialzusammensetzungen für die vierte Schicht 105 ist abhängig von der Art der Chemikalie oder dem toxischen Agents, gegen das die Kleidung Schutz bieten soll. Beispielsweise wird, wenn die Kleidung zum Schutz gegen Benzin benutzt wird, die Schicht aus Viton sein, und im Falle, daß der Feuerwehrmann mit Aceton in Kontakt kommt, wird die Schicht aus Butyl-Kautschuk hergestellt sein. Diese Schicht 105 muß im hohen Maße undurchlässig für die Chemikalie sein und außerdem Ei genschaften wie Biegsamkeit aufweisen, so daß das Laminatmate rial zu Schutzkleidung verarbeitet werden kann.

Die fünfte Schicht 108, von der Haut aus gesehen, ist die glei che Schicht wie die Schicht 104, ein flammhemmender thermopla stischer Film, wie z.B. Polyethylen, und wird zum klebenden Ver binden der chemikalienresistenten Schicht 105 an eine reflektie rende Schicht 103 verwendet. Die Schicht 108 ist vorzugsweise ca. 0,025 mm dick.

Die reflektierende Schicht ist die sechste Schicht, von der Haut aus gesehen. Die reflektierende Schicht 103 bietet einen Schutz gegen Hitze, die bei plötzlichen Feuer- oder Hitzestrahlen ent steht. Die reflektierende Schicht 103 weist eine bevorzugte Dicke von ca. 0,087 bis 0,125 mm auf und kann aus einer Metall folie beliebiger Art oder einem metallisierten Film- oder Folien material sein mit einem hohen Reflektionsgrad, wie z.B. Aluminium folie oder metallisiertes Polyethylen. Die gewünschte reflektie rende Eigenschaft kann ebenfalls dadurch erreicht werden, daß eine Schicht verwendet wird, die Aluminiumpartikel umfaßt, die im Vakuum auf ein Gewebe aufgedampft sind.

Die siebente und letzte Schicht 102 besteht aus einem durchsich tigen, flammhemmenden Polyethylen mit einer bevorzugten Dicke von ca. 0,025 mm. Die siebente Schicht 102 ist klebend mit der reflektierenden Schicht 103 verbunden und hat zum einen die Auf gabe des Schutzes der reflektierenden Schicht 103 und die Auf gabe, das Laminatmaterial zwischen den Schichten 102 und 107 verschweißbar zu machen. Die siebente Schicht 102 muß durch sichtig sein, um die reflektierenden Eigenschaften der Schicht 103 zur Geltung zu bringen, durch die Strahlungshitze von dem Laminatmaterial wegreflektiert wird. Falls die siebente Schicht 102 nicht transparent wäre, würden die reflektierenden Eigen schaften der metallischen Schicht 103 nicht zur Geltung kommen, und die Hitze würde nicht vom Material weg reflektiert werden. Die Hitze würde dementsprechend in der siebenten Schicht 102 absorbiert werden und das Material würde schmoren oder brennen und dem Feuerwehrmann ernste Verletzungen zufügen oder seinen Tod zur Folge haben.

Aus der obigen Beschreibung wird ersichtlich, daß die vorliegen de Erfindung ein Laminatmaterial schafft mit Eigenschaften, die sowohl gegen Kontakt mit Chemikalien als auch gegen Feuerstrah len gleichzeitig schützen. Das Material ist sehr leicht und trotzdem dauerhaft genug, um zu Schutzkleidung verarbeitet zu werden, wie z.B. Ganzkörperschutzkleidung oder -anzüge, Hand schuhe, Stiefel usw.

Das beschriebene Laminatmaterial stellt ein bevorzugtes Ausfüh rungsbeispiel dar. Vielfältige Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind, ausgehend von dem oben Gesag ten, möglich, ohne hierbei den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen.

Claims

1. Laminatmaterial, das für die Verwendung für Schutzkleidung geeignet ist, gekennzeichnet durch

a. eine erste Lage aus einem flammhemmenden, verschweiß baren thermoplastischen Film;
b. eine zweite Lage, die mit der ersten Lage verbunden ist und ein biegsames Gewebematerial umfaßt;
c. eine dritte für toxische Agentien undurchlässige Lage, die mittels eines flammhemmenden, thermoplastischen Films mit der zweiten Lage verbunden ist;
d. eine vierte Lage, die ein Wärmestrahlung reflektieren des Material umfaßt und mittels eines flammhemmenden, thermoplastischen Films mit der dritten Lage verbun den ist;
und
e. eine fünfte Lage aus einem flammhemmenden, für Wärme strahlung und Licht im wesentlichen transparenten, ver schweißbaren thermoplastischen Film, der mit der vierten Lage verbunden ist.

2. Laminatmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lage aus einem gesponnenen Olefin, einem gespon nenen hundertprozentigen Nylon-6.6 oder einem langkettigen Polyamid hergestellt ist.

3. Laminatmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die dritte Lage aus einem Polyvinylidenchlorid, aus einem Laminat, das Polyethylen, Polyvinylidenchlorid und Ethylenvinylacetat umfaßt, aus einem vom Block geschälten Tetrafluorethylen, aus einem Ethylenvinylacetat, aus einem Vinylidenfluorid-hexafluoropropylen-Copolymer oder einem Butyl-Kautschuk hergestellt ist.

4. Laminatmaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Lage eine Metall folie, ein Metallfilm oder ein metallisierter thermoplasti scher Film ist.

5. Laminatmaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Lage eine aufge dampfte Metallschicht auf einem Gewebe umfaßt.

6. Schutzkleidung gegen Chemikalien und Feuerstrahlen, herge stellt aus einem Laminatmaterial gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5.