ES2216883T3 - Material textil ignifugo. - Google Patents

Abstract

Un material textil ignífugo que comprende una tela con caras tejida o tricotada por urdimbre compuesta de fibras seleccionadas entre meta-aramida, poliamidaimida y sus mezclas, incluyendo la tela una parte de envés de malla tejida de fibras de baja contracción térmica, caracterizado porque las fibras de baja contracción térmica forman un cañamazo de sostén entretejido sobre la cara de la tela, y porque la relación de los hilos de cara respecto de los de envés por número se encuentra en el intervalo de 6:1 a 12:1.

Description

Material textil ignífugo.

La invención se refiere a materiales textiles ignífugos y a prendas hechas a partir de estos materiales. La invención se refiere particularmente pero no exclusivamente a artículos de vestir para ser utilizados por los bomberos y a materiales textiles para la fabricación de dichas prendas de vestir.

La legislación europea requiere que las empresas proporcionen prendas de vestir que protejan a sus empleados contra los riesgos a los que están expuestos. Las prendas de vestir de protección contra el calor y las llamas deben cumplir unos requisitos de prestaciones mínimas para la resistencia a las llamas, al calor radiante y al calor, la resistencia a la tracción y al desgarro, la resistencia a la abrasión y la penetración de agua y productos químicos líquidos.

Una de las maneras más eficaces de reducir las quemaduras de segundo y tercer grado es garantizar que la barrera de la prenda de vestir protectora que se encuentra entre la fuente de calor y la piel permanece intacta durante la exposición. Esto se denomina como resistencia a la rotura o la protección contra la rotura.

Un objeto de la presente invención es optimizar la protección térmica ofrecida por el tejido. Se ha descubierto que ésta se puede conseguir mediante la utilización de fibras y diseños de telas mejoradas.

Los materiales textiles exteriores para las prendas de vestir para combatir el fuego se fabricaban anteriormente a partir de un 100% de meta-aramida o poliamidaimida, mezclas de fibras de meta-aramida y para-aramidas o utilizando hilos torsionados o mezclas de fibras textiles con copolímero de poliparafenileno tereftalamida o fibras que comprenden núcleos de para-amida con envolturas de meta-aramida o poliamidaimida. La combinación de estas fibras en la tela mejora la protección contra la rotura del producto. Sin embargo, las fibras de meta-aramida y poliamidaimida se contraen, se consolidan y se hacen más densas cuando se exponen a una fuente de calor de temperaturas elevadas. La presencia de para-amida o copolímero de poliparafenileno tereftalamida en la mezcla de fibras o en forma de un núcleo se puede usar para prevenir la contracción de las fibras y la posterior rotura de la prenda de vestir. Sin embargo se ha descubierto que la inclusión de fibra de para-aramida en la mezcla es insuficiente en telas tejidas muy prietas para prevenir la rotura. Por consiguiente, se necesitan materiales textiles mejorados para la fabricación de prendas de vestir para combatir el fuego y similares.

Las prendas de vestir para combatir el fuego se han hecho a partir de una pluralidad de capas textiles, que incluyen una capa de fibra de meta-aramida tejida, por ejemplo como las fabricadas bajo la marca registrada Nomex. La protección contra la rotura se puede conseguir con la mezcla de fibras de para-aramida, por ejemplo como las fabricadas bajo la marca registrada Kevlar y como las descritas en los documentos de los Estados Unidos US 3063966 y US 3506990. Sin embargo, la carbonización de dichas mezclas puede conllevar el agrietamiento y la fragilización con el consiguiente deterioro de sus propiedades físicas.

El documento DE-29611356U presenta un guante protector, resistente al corte en el que un tejido de dos capas tiene una cara de fibras de meta-aramida y un envés de fibras de para-aramida.

Según la presente invención un material textil ignífugo comprende una cara de tela tejida compuesta de fibras seleccionadas entre el meta-aramida, el poliamidaimida y sus mezclas, incluyendo la tela una malla tejida de fibras de baja contracción térmica.

El uso de fibras de baja contracción térmica según la presente invención aumenta la resistencia de tracción residual del material textil después de su exposición a la llama o a una fuente de calor radiante. Las fibras de baja contracción térmica según la invención se pueden definir en forma de una fibra que muestra una contracción no superior al 6% cuando se expone a una temperatura de 400ºC durante un periodo de 5 segundos.

Las fibras de baja contracción térmica según la presente invención se pueden seleccionar entre los siguientes materiales:

El poliparafenileno tereftalamida (para-amida, por ejemplo Kevlar), el copolímero de poliparafenileno tereftalamida, el poliamidaimida, el copoliimida, las fibras fenólicas obtenidas por reticulación de resina de fenolaldehído y que contienen más de un 70% de carbono, polibenzimidazol, polieteretercetona, viscosa de alta tenacidad, carburo de silicio tanto con un núcleo como con un precursor orgánico, fibras cerámicas que incluyen la alumina, el silicato de alumina y el borosilicoaluminato; y fibras de vidrio que incluyen vidrio E, vidrio C, vidrio D y vidrio R. Se pueden emplear las mezclas de las fibras anteriormente mencionadas.

Las fibras preferidas de baja contracción se seleccionan entre copolímeros de para-amida, poliarafenileno tereftalamida; poliamida imida, fibras de carbono y sus mezclas.

Las fibras o hilos constituidas por un 100% de poliparafenileno isoftalamida meta-aramida (por ejemplo Nomex) se contraen al exponerse a altas temperaturas, por ejemplo superiores a 295_{E}C. Esta contracción puede darse en una prenda entera expuesta a una llama. Las fibras de baja contracción térmica, por ejemplo las fibras o hilos de para-aramida no se contraen en la misma media al exponerse a esta temperatura. (La contracción térmica del Kevlar es de aproximadamente el 3%, mientras que la contracción térmica del Nomex es de aproximadamente el 24%.). Si las dos fibras o hilos se combinan en una tela, la contracción de la tela se puede controlar y/o limitar de manera que se minimice la formación de agujeros o la rotura. La dirección de la distorsión de la tela cuando se encuentra en la dirección transversal cuando se expone a una temperatura elevada, se puede controlar de manera que la tela se haga más densa. Este control se lleva a cabo usando una tela con caras tejida o tricotada por urdimbre. Este sirve para aumentar la protección térmica proporcionada por la tela y aumenta el número de segundos necesarios para elevar la temperatura en el lado interno hasta un nivel que produzca dolor o una quemadura de segundo grado sobre la piel humana o sobre el tipo de detector utilizado en el ensayo de Procedimiento de Protección Térmica (TPP).

Las telas ignífugas según la invención confieren una ventaja adicional en comparación con las telas constituidas de una mezcla íntima de fibras de meta-aramida y para-aramida. La tela formada a partir de una mezcla íntima muestra una baja retención del nuevo aspecto. La presencia de fibras de baja contracción térmica sobre la superficie de una prenda de vestir, por ejemplo Kevlar, da como resultado la formación de finas fibrillas debidas a la abrasión provocada por el uso. Las telas de color, por ejemplo el azul oscuro usado en los uniformes de los bomberos, pueden desarrollar manchas claras sobre la superficie de la tela. Esto proporciona un aspecto irregular sobre una prenda de color oscuro. Fabric frosting o formación de escarcha sobre la tela es el término utilizado para describir este efecto.

Las fibras de baja contracción se disponen preferiblemente detrás de la cara de la tela. Esto minimiza la exposición de las fibras de sostén a la fuente de calor.

Las telas según la presente invención también tienen la ventaja de que la degradación de las fibras de baja contracción térmica, que son más susceptibles a la degradación por luz ultravioleta que las otras fibras, se reduce porque no están situadas sobre la superficie de la cara de la tela.

En las realizaciones preferidas de la invención las fibras de baja contracción térmica forman un cañamazo de sostén entretejido sobre el dorso de la cara de la tela. Las fibras de baja contracción térmica comprenden preferiblemente copolímero de paramida o poliparafenileno tereftalamida, por ejemplo hilos de Kevlar. El espesor del hilo se puede seleccionar de acuerdo con el peso específico y el tejido resultantes de la tela acabada. El peso específico resultante (g/m^{2}) variará dependiendo del uso final particular pero generalmente se encontrará dentro del intervalo de 150 a 300 g/m^{2}.

La tela tejida es preferiblemente una combinación de una cara de la tela en la que se entreteje un cañamazo de sostén. El tejido de la cara de la tela puede variar dependiendo del peso específico y del uso final requeridos. El entretejido del cañamazo de sostén dependerá del tejido de la cara de la tela y la prestación térmica requerida.

Las telas de acuerdo con la invención se pueden producir entretejiendo hilos que se han hilado y doblado o hilos torsionados a partir de fibras textiles y/o fibras multifilamento que pueden comprender un 100% de meta-aramida, un 100% de para-aramida, un 100% de poliamida imida o mezclas íntimas de cualquier combinación de estas fibras.

El entretejido de los hilos seleccionados puede ser tal que una tela tejida muy prieta apropiada para ser usada como la cara exterior de una prenda de vestir se combina con una tela tejida poco prieta que es apropiada para ser usada como el envés de las prendas de vestir.

La selección de las fibras y de los hilos que se pueden incorporar a las telas de acuerdo con la invención tendrá en cuenta las diferentes propiedades de contracción de estas fibras y los requisitos particulares de la tela final. Se puede seleccionar una combinación de fibras de alta y baja contracción. Por ejemplo se puede utilizar una cara de la tela de meta-aramida con una contracción térmica de aproximadamente un 24% y un cañamazo o malla de sostén de para-aramida con una contracción térmica de aproximadamente un 3%,

La cuenta y la concentración de los hilos de cara respecto de los hilos de envés se pueden determinar por el peso requerido de la tela final, el entrelazado de la cara del tejido y el grado de eficacia requerido de las propiedades del hilo de cara.

En una realización preferida la concentración de hilos de cara puede encontrarse en el intervalo de 15 a 50 Nm resultante (número métrico, que incluye el doblado sencillo o múltiple de hilos), preferiblemente 20 a 41 Nm (número métrico, que incluye el doblado sencillo o múltiple de hilos).La cuenta de hilos laterales inversos puede estar en el intervalo de 25 a 150 Nm, preferiblemente 40 a 60 Nm (número métrico, que incluye el doblado sencillo o múltiple de hilos).

Independientemente, la cuenta o relación de hilos de cara respecto de los de envés por número puede ser de 1 a 20:1, preferiblemente 6 a 12:1.

El entrelazado de la cara del tejido se puede determinar por el aspecto y las propiedades físicas deseados de la tela final. El entrelazado puede ser cualquiera de una serie de diseños conocidos por los expertos en la técnica. Los tejidos de cara preferidos son ligamento tafetán, ligamento tafetán con retenciones de descosido, tejido de sarga con retenciones de descosido, tejidos de sarga lisos y sus derivados. La figura 1 muestra planos de tejidos de cinco telas preferidas. El plano 1 es una cara de ligamento tafetán; el plano 2 es una cara de ligamento tafetán con retenciones de descosido; el plano 3 es una cara de tejido de sarga de 2 X 2; y el plano 4 es una cara de tejido de sarga con retenciones de descosido de 2 X 1. Con estas construcciones las proporciones de hilos de urdimbre y de trama se pueden distribuir más regularmente para conseguir una estructura más equilibrada. Se pueden usar otros tejidos si los requisitos así lo exigen. El grado de entrelazado entre los hilo de cara y los hilos del envés es importante para conseguir una tela que maximice las diferentes propiedades de los hilos, y que proporcione una superficie de nivel y un aspecto agradable y también se puede tejer con la mayor eficacia posible.

En un procedimiento preferido, los hilos de urdimbres tanto de cara como de envés de la tela se pueden unir en las proporciones especificadas y el orden de trabajo por el proceso de urdido en sección sobre uno o dos haces urdidos que tienen conjuntamente el número total de extremos requeridos para tejer la tela final.

Los hilos de trama se pueden insertar transversalmente y entrelazarse con los hilos de urdimbre en las proporciones especificadas, el orden de trabajo y la densidad seleccionada para producir los tejidos requeridos de la cara y del envés.

Se puede aplicar una tensión diferencial a los hilos de cara y de envés durante el proceso de tejido y durante la inserción de la trama. Es importante compensar los grados variables de alargamiento que son inherentes a los diferentes tipos de fibras usadas en estos hilos y que son importantes respecto de las propiedades de la tela de la invención.

Una máquina de tejer preferida que se puede usar para producir la tela de la invención es una que proporciona los hilos de urdimbre de cara y de envés a partir de los haces de urdimbre a diferentes velocidades de alimentación para compensar los grados variables de alargamiento y los entrelazados variables de los hilos de cara de la tela y los hilos de envés.

Una máquina de tejer preferida debería tener también un freno electrónico de control de trama para el tensionado independiente de la urdimbre para compensar los grados variables de alargamiento y los entrelazados variables de los hilos de cara de la tela y los hilos de envés. El tensionado diferencial establecido para tejer la tela de la invención puede requerir una fuerza de frenado del 35% para el hilo de cara y del 75% para los hilos del envés.

También se pueden conseguir telas tricotadas por urdimbre según la invención.

Las prendas de vestir para combatir el fuego anteriormente conocidas comprenden un material composite de tres capas textiles, una cara de tela, una barrera contra la humedad y un forro térmico acolchado. La presente invención puede reducir la necesidad de usar tres capas, o permitir la reducción del peso total de estas tres capas.

La invención se describe además a titulo ilustrativo pero en ningún caso a título limitativo.

Ejemplo 1

Se tejió un material textil según la presente invención (referido como especificación EX276) usando una construcción doble de auto-cosido, con una mezcla de un 93% de meta-aramida, un 5% de para-aramida y un 2% de tejido de sarga de cara 2 X 1 de fibra antiestática (Nomex Delta C) y un 100% de tela de envés de ligamento tafetán de paramida (Kevlar). Se teje en la cuenta de seis hilos de cara por un hilo de envés.

Procedimiento de ensayo

La resistencia al fuego de los materiales textiles según la presente invención se determinó usando el siguiente procedimiento de ensayo.

Las Prestaciones de Protección Térmica de las telas según la invención se midieron mediante el ensayo de Prestación de Protección Térmica (TPP). Este ensayo es un ensayo de laboratorio para evaluar en qué medida una tela o unas combinaciones de telas proporcionan una barrera y un aislamiento contra el calor/la llama.

En un fogonazo "típico" el flujo térmico puede encontrarse en la región de los 80kW/m^{2}. El procedimiento de ensayo usó una fuente de calor con un flujo térmico de 80kW/m^{2} (2cal/cm^{2}/seg) constituido aproximadamente por un 50% de calor radiante y un 50% de calor convectivo expuesto a la parte inferior de la muestra. Se emplearon detectores para medir una elevación de temperatura en el otro lado de la muestra. Esta elevación de temperatura se correlaciona, mediante une trabajo de investigación anterior, con la tolerancia de la piel humana y la susceptibilidad al dolor y con las quemaduras de segundo grado tal como se usa en el ensayo TPP donde se usaron las "Curvas de Stoll" para la correlación.

Se usó el ensayo TPP para medir la energía térmica requerida sobre la superficie exterior (la parte inferior) de la tela o de la combinación de telas para producir quemadura de segundo grado en el envés de la tela o de la combinación de telas. También se determinó el número de segundos requeridos con un nivel fijo de energía (2 cal/cm^{2}seg^{-1}) para producir dolor y quemaduras de segundo grado.

TABLA I

1

Los resultados se indican en la Tabla 1. Estos indican que la energía requerida para producir quemaduras de segundo grado detrás de la tela es aproximadamente un 14,8% superior para el material textil según la presente invención referido como calidad EX276 a una tela de peso equivalente (Calidad 1166) fabricada únicamente a partir de la misma mezcla íntima de fibras que la cara de la tela de EX276.

Claims (12)

1. Un material textil ignífugo que comprende una tela con caras tejida o tricotada por urdimbre compuesta de fibras seleccionadas entre meta-aramida, poliamidaimida y sus mezclas, incluyendo la tela una parte de envés de malla tejida de fibras de baja contracción térmica, caracterizado porque las fibras de baja contracción térmica forman un cañamazo de sostén entretejido sobre la cara de la tela, y porque la relación de los hilos de cara respecto de los de envés por número se encuentra en el intervalo de 6:1 a 12:1.

2. Un material textil según la reivindicación 1, en el que las fibras de baja contracción térmica se seleccionan entre fibras que tienen una contracción inferior a 6% a 400ºC.

3. Un material textil según la reivindicación 2, en el que las fibras de baja contracción térmica se seleccionan entre poliparafenileno tereftalamida (para-amida, por ejemplo Kevlar), copolímero de poliparafenileno tereftalamida, poliamidaimida, copoliimida, fibras fenólicas obtenidas por reticulación de resina de fenolaldehído y que contienen más de un 70% de carbono, polibenzimidazol, polieteretercetona, viscosa de alta tenacidad, carburo de silicio tanto con un núcleo como con un precursor orgánico, fibras cerámicas que incluyen alumina, silicato de alumina y borosilicoaluminato; y fibras de vidrio que incluyen vidrio E, vidrio C, vidrio D y vidrio R y sus mezclas.

4. Un material textil según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las fibras de baja contracción térmica están dispuestas detrás de la cara de la tela.

5. Un material textil según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las fibras de baja contracción térmica comprenden hilos de para-aramida.

6. Un material textil según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el peso específico del material textil se encuentra dentro del intervalo de 150 a 300 g/m^{2}.

7. Un material textil según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la tela tejida es una combinación de una cara de un tejido sobre la cual la tela se entreteje usando un cañamazo de sostén.

8. Un material textil tejido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cuenta de hilos de cara está en el intervalo de 15 a 50 Nm resultante.

9. Un material textil tejido según la reivindicación 8, en el que la cuenta de hilos de cara se encuentra en el intervalo de 20 a 41 Nm resultante.

10. Un material textil tejido según la reivindicación 8 ó 9, en el que la cuenta de hilos laterales inversos está en el intervalo de 25 a 150 Nm.

11. Un material textil tejido según la reivindicación 10, el que la cuenta de hilos laterales inversos está en el intervalo de 40 a 60 Nm.

12. Un material textil tejido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tejido de cara se selecciona entre: ligamento tafetán, ligamento tafetán con retenciones de descosido, tejido de sarga liso, tejido de sarga con retenciones de descosido y sus derivados.