ES2279000T3 - Complejo textil para aislante termico. - Google Patents
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Abstract
Complejo textil para aislamiento térmico especialmente para la realización de ropa de protección que presenta una estructura tejida o tricotada que tiene al menos dos paredes (P1) y (P2) unidas de una manera espaciada por una pluralidad de hilos (F) que tienen una tendencia natural a tumbarse, de tal forma que, en esta posición, se reduce el espaciamiento y es inferior a la longitud de los hilos de unión, caracterizado por el hecho de que una de las paredes (P1) al menos, especialmente la pared destinada a someterse, en primer lugar, al calor, es apta para retraerse bajo el efecto del calor para provocar, concomitantemente, el enderezamiento de los hilos de unión (F) correspondiente a un aumento del espaciamiento entre dichas paredes (P1) y (P2) realizadas en todo o en parte para ser termoestables.
Description
Complejo textil para aislante térmico.
La invención se relaciona con el sector técnico
de los artículos textiles que pueden ser utilizados como aislantes
térmicos, especialmente para la realización de complejos textiles de
protección frente a los riesgos ligados al fuego.
La invención contempla igualmente una aplicación
del complejo textil para la confección de ropa de intervención y de
protección para los bomberos. Evidentemente, esta aplicación no debe
ser considerada como limitativa.
Así, el complejo textil según la invención
encuentra una aplicación en todos los casos en los que uno se
encuentra en presencia de condiciones extremas, por ejemplo en un
incendio, y más generalmente para asegurar una protección contra una
fuente de calor elevado.
Generalmente, como lo muestra esquemáticamente
la figura 1, para realizar chaquetas de intervención y de
protección, se utilizan, de manera conocida, estructuras de
múltiples capas que se componen de cuatro elementos, a saber:
- un tejido externo (A);
- una membrana imper-respirante,
generalmente asociada a un substrato (B);
- una barrera térmica constituida generalmente
por un fieltro ligado (C);
- un forro de acabado (D).
Este estado de la técnica puede ser ilustrado
por la enseñanza de la patente FR 1.213.415.
Se sabe además que este tipo de ropa de
protección debe poseer un cierto número de criterios, especialmente
de protección contra el calor radiante y contra el calor convectivo,
poseer una buena estabilidad térmica de los materiales
constitutivos, cumplir criterios de inflamabilidad pura y poseer una
buena impermeabilidad.
También resulta excesivamente importante poder
prevenir el riesgo de estrés térmico, que es un fenómeno fisiológico
resultante de una elevación de la temperatura interna del cuerpo,
que no consigue ya termorregularse. Puede resultar de ello una
pérdida de capacidad física, una pérdida de lucidez, un
desvanecimiento o incluso una parada cardíaca.
También resulta importante poder proteger al
operador, en las condiciones extremas y accidentales, especialmente
procurándole un tiempo de huida. Existen, en efecto, situaciones en
las cuales puede aparecer una etapa de transición muy rápida del
desarrollo de un fuego que genera un aumento muy rápido, en varios
segundos, de la temperatura de 500 a 600ºC, por ejemplo, lo que
corresponde a un flujo de calor incidente del orden de 40 kW por
m^{2}. Es, pues, importante resistir a este aumento brutal de
temperatura durante un tiempo suficiente para apartarse del
foco.
Para intentar alcanzar estos objetivos, se
propusieron complejos textiles que incorporan un aislante térmico
constituido por un punto de mallas tridimensionales, como se ve por
la enseñanza de la patente EP 0.443.991, o por un fieltro
susceptible de aprisionar el aire, como se ve por la enseñanza de la
patente EP 0.364.370. El aislamiento térmico, resultante del aire
aprisionado, confiere una protección importante contra los flujos
de calor. Sin embargo, en esta forma de realización del aislante
térmico (mallas tridimensionales o fieltros), el tacto y el aspecto
no son satisfactorios. La ropa es a menudo considerada como poco
higiénica, desagradable de llevar y poco estética, de donde la
necesidad de asociar al complejo textil realizado un forro de
limpieza. Esta solución tiende, sin embargo, a hacer más pesado el
complejo, complicando su confección.
Se ha observado también que las mallas
tridimensionales o los fieltros tienden a limitar la evacuación del
vapor de agua resultante de la transpiración, lo que aumenta los
fenómenos de estrés térmico.
Para intentar remediar estos inconvenientes, se
ha propuesto reemplazar los aislantes térmicos constituidos por
mallas tridimensionales o fieltros por otras estructuras
susceptibles de aprisionar el aire. Una solución surge de la
enseñanza de la solicitud de patente WO99/35926, que trata de una
membrana sobre la cual se disponen, a intervalos regulares,
espaciadores con el fin de crear una capa de aire entre dicha
membrana y una superficie textil que hace, por ejemplo, la función
de forro. Los espaciadores, constituidos por puntos de polímero
fijados sobre dicha membrana, tienden a aumentar la sensibilidad a
la abrasión de las otras capas del complejo así realizado.
En la solicitud internacional WO00/66823, se ha
propuesto disponer de rodetes de material textil en la superficie de
un forro. Estos rodetes crean canales de aire entre una capa textil
inflamable y el forro. La presencia de estos rodetes aumenta la
sensibilidad a la abrasión de la capa del complejo que lleva los
rodetes.
Se han propuesto también soluciones que utilizan
capas paralelas espaciadas sujetas a medios aptos para hacer variar
el espacio entre dichas capas para crear, correspondientemente, una
barrera térmica. Se puede citar, por ejemplo, la enseñanza de la
patente GB 2.264.705, que divulga un artículo textil compuesto por
dos capas paralelas constituidas por una pluralidad de hilos. Cada
una de las capas coopera con medios que deben ser accionados
manualmente para desplazarlas la una con respecto a la otra, lo que
provoca la inclinación o el enderezamiento de los hilos de unión
correspondiente a una aproximación de dichas capas, en posición
inclinada de los hilos, y a una separación de las capas en posición
enderezada de dichos hilos. Esta solución necesita una intervención
manual y contempla exclusivamente una aplicación para una protección
contra el frío.
En la solicitud internacional WO99/05926, el
complejo comprende dos capas totalmente independientes entre sí
dispuestas en dos planos paralelos con el fin de delimitar un
espacio para el posicionamiento de un material con memoria de
forma. Bajo el efecto del calor, el material con memoria de forma
hace variar el espacio entre las dos capas. Esta solución necesita,
pues, medios de realización particular y genera una estructura
carente de flexibilidad.
A partir de este estado de la técnica y para
remediar los inconvenientes antes citados, el problema que se
propone resolver la invención es crear una barrera térmica que
permita obtener un aislamiento moderado en situación normal
correspondiente a un pequeño espesor para un mayor confort de
utilización y obtener automáticamente un aislamiento mayor y
localizado en los lugares en donde el calor es más fuerte en
situación de urgencia.
Para resolver tal problema, se ha concebido y
puesto a punto un complejo textil para aislamiento térmico
especialmente para la realización de ropa de protección que
presenta una estructura tejida o tricotada que tiene al menos dos
paredes unidas de una manera espaciada por una pluralidad de hilos y
que tiene tendencia a tumbarse, de tal forma que, en esta posición,
se reduce el espaciamiento y es inferior a la longitud de los hilos
de unión. Una de las paredes al menos, especialmente la pared
destinada a quedar sometida al calor, es apta para retraerse bajo
el efecto del calor, para provocar, de un modo concomitante, el
enderezamiento de los hilos de unión correspondiente a un aumento de
espaciamiento entre dichas paredes realizadas en todo o en parte
para ser termoestables.
Ventajosamente, los hilos de unión están tejidos
o tricotados parcialmente con cada una de las capas.
En una forma de realización, cada pared o capa
resulta de un entrelazamiento de hilos de cadena y de hilos de trama
y los hilos de unión están dispuestos en cadena, efectuándose la
inclinación de dichos hilos en el sentido de la trama.
Teniendo en cuenta estas disposiciones, parece
que el hecho de utilizar, para una de las capas al menos, una
materia termorretraíble en trama de la cara externa permite obtener
una reacción interesante al calor. En efecto, cuando la temperatura
alcanzada por la capa o pared termorretraíble es suficientemente
elevada, se produce una retracción de la trama, lo que tiene como
efecto el enderezamiento de los hilos de unión y, concomitantemente,
el aumento, a medida que se eleva la temperatura, del espesor del
complejo y, por consiguiente, de su capacidad aislante.
Además, la selección de un hilo de unión en
materia de para-aramida permite obtener, por una
parte, una buena elasticidad y, por otra parte, una resistencia
suficiente a la compresión cuando se ha carbonizado parcialmente la
barrera térmica, teniendo en cuenta las características de
termoestabilidad del hilo de unión.
Ventajosamente, los hilos de cadena y de trama
de cada pared son seleccionados entre los de la familia de las
poliamidas-imidas del tipo de los conocidos bajo la
marca "KERMEL", puros o en mezcla con otras fibras.
Cada pared presenta la misma densidad de hilos,
o bien las dos paredes presentan densidades de hilos diferentes.
El complejo, tal como se define, puede ser
combinado con una capa externa de material ignífugo y una membrana
imper-respirante con substrato.
Se expone aquí la invención a continuación con
más detalle con ayuda de las figuras de los diseños adjuntos,
donde:
- la figura 1 es una vista esquemática que
ilustra, como se indica, un complejo de múltiples capas del tipo de
los perfectamente conocidos y utilizados hasta ahora para la
realización de ropa de personal de intervención en condiciones de
riesgo, especialmente de ropa de bomberos;
- la figura 2 es una vista en perspectiva de una
forma de realización del complejo textil según la invención;
- la figura 3 es una vista en perspectiva con
carácter puramente esquemático que muestra el complejo textil
sometido a una temperatura considerada como normal; en esta
posición, los hilos de unión están tumbados;
- la figura 4 es una vista correspondiente a la
figura 3 que muestra, bajo el efecto de un calor importante, la
retracción de una de las paredes, lo que provoca el enderezamiento
de los hilos de unión y el aumento del espesor del complejo;
- la figura 5 es un gráfico que muestra la
respuesta del complejo durante la subida de temperatura en el caso
de un calor radiante;
- la figura 6 es un gráfico que muestra la
respuesta del complejo durante la subida de temperatura en el caso
de un calor convectivo.
El principio del complejo textil según la
invención está ilustrado en las figuras 3 y 4 de los dibujos. El
complejo presenta una estructura tejida o tricotada que tiene dos
paredes o capas (P1) y (P2) ligadas de una manera espaciada por una
pluralidad de hilos (F). Los hilos de unión (F) están tejidos o
tricotados parcialmente con cada una de las capas.
Ahora bien, parece que los hilos de unión (F)
tienen una tendencia natural a tumbarse de lado, de tal forma que el
espesor (e) del complejo considerado entre las dos capas (P1) y (P2)
es menos importante que la longitud de los hilos de unión. Resulta,
pues, que un enderezamiento de estos hilos de unión va a provocar,
correspondientemente, un aumento del espacio (e).
Para obtener este resultado, una de las paredes
al menos, especialmente la pared (P1) destinada a ser sometida a un
calor importante, es apta para retraerse bajo el efecto de dicho
calor. Resulta de ello que, cuando la temperatura alcanzada por la
capa (P1) es suficientemente elevada, del orden de 200 a 300ºC, por
ejemplo, puede haber, como lo muestra esquemáticamente la figura 4,
una retracción de dicha capa, lo que tendrá como efecto el
enderezamiento de los hilos de unión (F), provocando,
concomitantemente, un aumento del espesor (e) a medida que sube la
temperatura. Resulta de ello muy evidentemente un aumento de la
capacidad aislante de tal complejo.
A partir de este concepto de base, se pueden
contemplar diferentes formas de realización.
Por ejemplo, cada pared o capa (P1) y (P2)
resulta de un entrelazamiento de hilos de cadena y de trama. Los
hilos de unión (F) están dispuestos en cadena, de forma que la
inclinación de estos últimos se efectúa en el sentido de la trama.
La realización de este tipo de complejo tejiendo o tricotando hilos
es perfectamente conocida para un experto en la técnica.
Como se indicará en lo que sigue de la
descripción, los hilos de unión (F) son una
para-aramida conocida por su muy buena
termoestabilidad, lo que permite obtener, por una parte, una buena
elasticidad y, por otra, una resistencia suficiente a la compresión
cuando se carboniza parcialmente la barrera térmica.
Se recuerda que al menos una de las paredes está
tejida o tricotada a partir de hilos que incluyen hilos
termoestables.
Los hilos de cadena y de trama de cada pared
(P1) y (P2) son ventajosamente seleccionados entre los de la familia
de las meta-aramidas puros o en mezcla, del tipo de
los conocidos bajo la marca "KERMEL" (RHODIA) o
"NOMEX" (DUPONT) o "CONEX" (TEIJIN). En el
ejemplo de la figura 2, la pared (P1) está realizada en hilos de
cadena (C1) y en hilos de trama (T1), de materia termorretraíble.
Ventajosamente, sólo (T1) es termorretraíble. La pared (P2) está
realizada en hilos de cadena (C2) y en hilos de trama (T2). Los
hilos de unión (F) están ventajosamente constituidos por un hilo de
cadena que une los hilos de trama (T1) y (T2) de cada una de las
paredes (P1) y (P2).
Cada pared (P1) y (P2) puede presentar, por
tejido o tricotado, la misma densidad de hilo. O bien, para cada
pared, esta densidad puede ser diferente.
Por ejemplo, el tejido o tricotado más denso
constituye la pared destinada a dirigirse hacia el usuario haciendo
ventajosamente función de forro.
Los hilos termoestables utilizados pueden estar
realizados en material sintético artificial o natural o en una
mezcla. Preferiblemente, se utilizan hilos a base de
meta-aramida, por ejemplo de metefenilenisoftalamida
o de poliamida-imida, eventualmente en combinación
con viscosa ignífuga. También es posible utilizar hilos a base de
una mezcla de fibras de modacrílico y de algodón ignífugo.
Como se ha indicado, la longitud del hilo de
espaciamiento entre las paredes (P1) y (P2) determina el espacio (e)
entre estas paredes y, por consiguiente, el espesor del colchón de
aire así constituido para el aislamiento térmico. La longitud del
hilo de unión (F) está preferiblemente comprendido entre 1 y 10 mm
aproximadamente. Se recuerda que el hilo de espaciamiento es
ventajosamente un hilo a base de para-aramida tal
como la parafenilentereftalamida por ejemplo ("KEVLAR"
de DUPONT, "TWARON" y "TECHNORA" de
TEIJIN).
El complejo textil tal como se ha definido según
las características de la invención puede ser utilizado solo o en
combinación con otras capas de hilos o de fibras para constituir un
artículo de múltiples capas del tipo de los conocidos para un
experto en la técnica (figura 1).
Por ejemplo, el complejo tal como se ha definido
se combina con una capa constituida por un tejido ignífugo y de una
capa constituida por una membrana. La membrana está preferiblemente
comprendida entre el tejido ignífugo y el complejo textil de
aislamiento térmico según la invención. El tejido ignífugo está
destinado a formar una cara o pared que no estará en contacto con el
usuario. Por ejemplo, el tejido ignífugo está preferiblemente
constituido por un tejido a base de hilos o fibras de
metafenilenisoftalamida o de poliamida-imida,
eventualmente con hilos o fibras de parafenilentereftalamida, y/o
hilos o fibras antiestáticas u otra para-aramida o
fibras o hilos de tipo PBO o
PBI.
PBI.
La membrana puede estar constituida por una
película microporosa o hidrófila, por ejemplo a base de
politetrafluoroetileno, de poliuretano ignífugo o de poliéster. Esta
membrana puede estar libre en el complejo o asociada, por ejemplo
por contra-encolado a un soporte textil, tal como un
tejido o un no tejido a base de fibras de
meta-aramida o de
poliamida-imida.
Este efecto de retraimiento de una de las capas
puede también resultar de la presencia de una membrana fijada sobre
la capa considerada. Por ejemplo, esta membrana puede ser ejecutada
en cualquier material susceptible de presentar un retraimiento bajo
el efecto del calor, tal como poliuretano microporoso, poliuretano
hidrófilo, poliéster hidrófilo, ...
El complejo según la invención en combinación
con un tejido ignífugo y una membrana encuentra una aplicación
particularmente ventajosa para la confección de una ropa para la
protección contra los riesgos ligados al fuego, por ejemplo, una
chaqueta de bombero.
Se describe a continuación un ejemplo de
realización de un complejo textil según la invención, retirando las
paredes (P1) y (P2) de la armadura ilustrada en la figura 2.
- -
- los hilos de cadena (C1) de la pared (P1) están constituidos por hilos de fibras de poliamida-imida de título Nº 80/2 y de densidad 13 hilos/cm;
- -
- los hilos de trama (T1) de la pared (P1) están constituidos por hilos de fibras de poliamida-imida de título Nº 60/1 y de densidad 27 tramas/cm;
- -
- los hilos de cadena (C2) y de trama (T2) de la pared (P2) están constituidos por hilos de fibras de poliamida-imida de titulo Nº 80/2 y de densidad respectiva 20 y 27 hilos/cm;
- -
- los hilos de cadena de espaciamiento (F) están constituidos por hilos de fibras de para-amida de título Nº 80/2 y de densidad 6 hilos/cm.
La masa superficial del artículo es de
aproximadamente 240 g/m^{2} y el espaciamiento entre las paredes
(P1) y (P2) de aproximadamente 2 mm en posición normal (unión
acostada).
Medidas de la protección frente a los flujos
térmicos del complejo han dado los resultados siguientes:
- -
- Según la norma EN 366, prueba del calor radiante: 28 segundos en t_{2} y 7,3 segundos en t_{2}-t_{1}. Se remite al diagrama de la figura 5.
- -
- Según la norma EN 367, prueba del calor convectivo (figura 6):
- \bullet
- HTI 24 (tiempo teórico de quemadura) de 18 segundos.
- \bullet
- HTI 24 - HTI 12 (tiempo teórico de dolor) de 5 segundos.
Resulta de estos gráficos, de manera notable,
que los valores tipo "tiempo de huida", es decir, las
diferencias entre los tiempos teóricos de quemadura (t2 o HTI 24) y
los tiempos teóricos de dolor (t1 o HTI 12) son superiores a la
media general observada para complejos de este nivel. Se observa
igualmente una elevación significativa del espesor bajo el efecto
del calor radiante y un aumento de la diferencia entre (t1) y (t2),
que significa un aumento teórico de la protección tras el umbral de
dolor.
Las ventajas surgen bien de la descripción, en
particular se señala que el complejo obtenido presenta una excelente
respirabilidad y un excelente aspecto visual, así como una excelente
protección térmica.
Claims (9)
1. Complejo textil para aislamiento térmico
especialmente para la realización de ropa de protección que presenta
una estructura tejida o tricotada que tiene al menos dos paredes
(P1) y (P2) unidas de una manera espaciada por una pluralidad de
hilos (F) que tienen una tendencia natural a tumbarse, de tal forma
que, en esta posición, se reduce el espaciamiento y es inferior a la
longitud de los hilos de unión, caracterizado por el hecho de
que una de las paredes (P1) al menos, especialmente la pared
destinada a someterse, en primer lugar, al calor, es apta para
retraerse bajo el efecto del calor para provocar, concomitantemente,
el enderezamiento de los hilos de unión (F) correspondiente a un
aumento del espaciamiento entre dichas paredes (P1) y (P2)
realizadas en todo o en parte para ser termoestables.
2. Complejo textil según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que los hilos de unión (F)
están tejidos o tricotados parcialmente con cada una de las capas o
paredes (P1) y (P2).
3. Complejo textil según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que los hilos de unión (F) son
a base de para-aramida.
4. Complejo textil según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que cada pared (P1) y (P2)
resulta de un entrelazamiento de hilos de cadena y de hilos de
trama, los hilos de unión están dispuestos en cadena y la
inclinación de dichos hilos se efectúa en el sentido de la
trama.
5. Complejo textil según la reivindicación 1,
caracterizado por seleccionar los hilos de cadena y de trama
de cada pared (P1) y (P2) entre los de la familia de las
meta-aramidas puros o en mezcla.
6. Complejo textil según la reivindicación 1,
caracterizado por presentar cada pared (P1) y (P2) la misma
densidad de hilos.
7. Complejo textil según la reivindicación 1,
caracterizado por presentar las dos paredes (P1) y (P2)
densidades de hilos diferentes.
8. Complejo textil según la reivindicación 1,
caracterizado por estar combinado con una capa externa de
material ignífugo y una membrana imper-respirante
con substrato.
9. Utilización del complejo según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 8 para la realización de una ropa de
protección, especialmente para bomberos.
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