ES2302841T3 - Prenda de proteccion. - Google Patents
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Abstract
Prenda protectora para proporcionar protección contra agentes nocivos, que comprende un material laminado, material laminado que comprende al menos una capa de un material de barrera química situado entre al menos dos capas de un material de protección, caracterizado porque el material de protección comprende un poliuretano, un polietileno metaloceno o una mezcla de ambos.
Description
Prenda de protección.
La presente invención se refiere a una prenda de
protección, particularmente, pero no exclusivamente, a respiradores,
máscaras y similares que se usan para impedir la entrada de
productos químicos dañinos para el usuario.
Los respiradores se usan en todo el mundo para
proteger al usuario frente a agentes nocivos y/o tóxicos tales como
agentes para guerra química y biológica y productos químicos
industriales. Estos respiradores están hechos generalmente de
caucho de clorobutilo. El caucho de clorobutilo es típicamente
difícil de procesar y por ello dichos respiradores son costosos y
se sabe que se deterioran con el tiempo si se los trata mal o no son
almacenados como se recomienda, con lo que es posible que se haga
inútil el respirador. Además, el mantenimiento y conservación de
dichos respiradores puede ser caro. Por lo tanto, hay un beneficio
potencial financiero y de comportamiento en usar respiradores
cuasi-desechables que serían distribuidos a los usuarios
cuando fuera necesario y desechados después del uso. Dichos
respiradores cuasi-desechables serían preferiblemente baratos
de producir, no requerirían mantenimiento, serían efectivos para
evitar la entrada de productos químicos peligrosos en el usuario y
simples.
Varias máscaras de boca y nariz
cuasi-desechables han sido descritas en la técnica
principalmente para su uso en la profesión médica. Estas incluyen
el documento de patente WO00/76568 que describe una mascara
respiratoria fabricada de un material tejido o
no-tejido o una espuma flexible; el documento de
patente WO00/69497 que describe una bolsa respiratoria desechable
con un agujero de ventilación y fijación adhesiva; el documento de
patente US 4,848,366 que describe una máscara que comprende un
sistema de escape, un orificio de toma de aire y cintas de
fijación; y el documento de patente US 5,857,460 que describe una
máscara sensible al gas para monitorizar continuamente la
respiración. Aunque estos documentos describen opcionalmente el uso
de diferentes materiales desechables y ligeros permanecen varios
problemas. Estos incluyen el que dichas máscaras no proporcionan la
protección facial completa que se requiere de una prenda protectora,
que los materiales descritos pueden no proporcionar una protección
suficiente al usuario frente a productos químicos altamente tóxicos,
irritantes y dañinos y que el procesado de los materiales descritos
puede no conducir a juntas estancas de integridad suficiente para
un alto nivel de protección.
Los materiales laminados han sido usados en la
industria alimentaria durante muchos años como capas de barrera
contra el oxígeno, el dióxido de carbono y similares. Además, el
documento de patente WO96/38620 describe un laminado flexible que
comprende una tela elastómera no-tejida unidad de
forma discontinua y al menos una tela textil la cual puede
opcionalmente usarse para fabricar batas y máscaras faciales. Sin
embargo, los materiales de ese tipo no se conoce que sean
eficientes contra los productos químicos reactivos y peligrosos a
los cuales pueden estar sometidas las prendas protectoras que
incluyen arneses de cabeza. La presente invención proporciona una
prenda protectora relativamente barata a la vez que efectiva, que
incluye los respiradores, que puede ser usada de una manera
desechable.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona una prenda adecuada para proporcionar protección contra
agentes nocivos, dentro de la cual la prenda comprende un material
laminado que proporciona una barrera sustancialmente efectiva
contra los agentes nocivos. La prenda preferiblemente comprende un
respirador, respirador que comprende una máscara facial estanca,
una entrada de aire para permitir que el aire entre en el respirador
y una salida de aire para permitir que el aire sea expelido del
respirador, en el cual la máscara facial estanca comprende un
material laminado que proporciona una barrera sustancialmente
efectiva contra los agentes nocivos.
El material laminado preferiblemente comprende
dos o más capas, al menos una de las cuales es una capa de barrera
que es una berrera sustancialmente efectiva contra los agentes
nocivos y al menos una de las cuales es una capa protectora que
protege la al menos una capa de barrera. Muchas capas de barrera
efectivas tienen limitaciones prácticas serias (por ejemplo alta
solubilidad en el agua) y se benefician de la protección física de
otra capa. Según se usa en este documento, el término capa de
barrera se tomará para significar una capa que proporciona una
barrera para proteger al usuario frente a la interacción con uno o
más productos químicos nocivos que están en la atmósfera. Según se
usa en este documento, el termino capa protectora se tomará para
significar una capa que protege la integridad de la capa de barrera
de la erosión por el agua o similares dentro de la atmósfera. Las
capas protectoras pueden también ser útiles para proporcionar a los
materiales laminados firmeza y resistencia al punzonamiento
adicionales.
Se prefiere además que el material laminado
comprenda al menos tres capas, una capa de barrera que está situada
entre dos capas protectoras. Las dos capas protectoras proporcionan
protección a ambos lados de la capa de barrera. Las dos capas
protectoras pueden comprender ambas el mismo material. El material
laminado puede también opcionalmente comprender más de tres capas,
por ejemplo puede comprender cinco capas en las que el laminado
comprende una capa de barreara central situada entre dos capas
protectoras externas pero dentro del laminado también comprende dos
capas de unión entre la capa de barrera interna y la capa protectora
externa para posibilitar que la capa de barrera y las capas
protectoras se peguen juntas mejor. Diferentes combinaciones de
capas de barrera, capas protectoras y capas de unión pueden
proporcionar también materiales adecuados.
En el caso de un respirador, al menos una
porción de la máscara facial estanca puede estar formada por un
material laminado que sea sustancialmente transparente. La porción
sustancialmente transparente puede formar ventanas oculares. La
máscara facial estanca completa puede ser transparente, esto
facilitaría una mejor identificación del usuario.
La máscara facial estanca de un respirador de
acuerdo con la presente invención se puede formar por termoformado.
Esto facilita una fabricación sencilla del respirador. Por esto se
prefiere que el material laminado usado en la fabricación de la
prenda protectora tenga la capacidad de ser termoformado. También es
útil si el material puede ser soldado por técnicas comúnmente
conocidas en la técnica tales como soldadura láser, soldadura
ultrasónica, (termo)soldadura por impulsos y similares. Esto
asegura que el material es capaz de formar juntas estancas
efectivas tanto consigo mismo como con uno o más componentes de la
prenda protectora proporcionando con ello un revestimiento
protector efectivo con un potencial de fugas mínimo. También es
deseable que el material escogido sea flexible de tal forma que
pueda ser llevado cómodamente y no se deteriore fácilmente de forma
que no se dañe fácilmente durante el uso.
Se prefiere que los laminados estén hechos
mediante un proceso conocido como coextrusión en colada como es
bien conocido a los expertos en la técnica. Las capas son producidas
simultáneamente por extrusión de los diferentes polímeros a través
de un tornillo de extrusión dentro de una alimentación común y
después saliendo a través de una boquilla de caras discontinuas. Un
rodillo de presión se usa entonces para aplanar por prensado el
laminado para producir hojas laminadas planas individuales. La
coextrusión de las capas de tiene varias ventajas que incluyen la
facilidad y la eficiencia de fabricación. No obstante, también
proporciona un material que de tiene propiedades de barrera
mejoradas sobre los materiales tejidos o no-tejidos.
Esto es así porque el material no conde tiene ningún agujero a
través del cual puedan pasar las sustancias nocivas de la
atmósfera.
La al menos una capa de barrera comprende,
preferiblemente, pero no está limitada a, uno o más de los
materiales alcohol de polivinilo (PVOH), etilenvinil alcohol (VEO)
y una mezcla de tetrafluoroetileno, hexafluoropropileno y
vinilidina (THV) la cual está disponible en varios grados,
poliuretano alifático americano y similares. Se prefiere aún más
que la al menos una capa de barrera incluya THV, VEO, PVOH y mezclas
de ellos.
La al menos una capa protectora comprende uno o
más de un metaloceno polietileno y un poliuretano por ejemplo
poliuretano alifático americano o poliuretano alifático europeo.
Ejemplos de materiales que pueden usarse
opcionalmente como capas de de unión para mejorar la adhesión entre
la capa de barrera y la capa protectora incluyen, pero no están
limitados a, Oravac, L20HVI y similares.
En el caso de un respirador de acuerdo con la
presente invención, el respirador puede ser provisto de una pieza
para los ojos o piezas para los ojos. Además, la entrada de aire
puede ser conectada a un filtro de aire de forma que el aire
proporcionado al usuario esté sustancialmente limpio. El respirador
puede ser un respirador de presión negativa, en el que la acción de
respirar del usuario arrastra aire a través de la entrada de aire
al interior de la cavidad formada entre la máscara facial estanca y
la cara. Alternativamente, el respirador puede ser un respirador de
presión positiva, en el que una bomba u otros medios de ese tipo se
usan para suministrar el aire a la cavidad entre la máscara facial
estanca y la cara del usuario. La máscara facial estanca del
respirador puede ser una máscara de una pieza hecha del material
laminado.
Se prefiere que la prenda sea adecuada para
proporcionar protección contra uno o ambos de al menos un agente de
guerra química y al menos un agente de guerra biológica.
La presente invención se describe sólo a modo de
ejemplo con respecto a las siguientes figuras, de las cuales:
la figura 1 muestra la penetración acumulativa
del agente de guerra química mostaza (HD) a través de una selección
de materiales de barreara potenciales;
la Figura 2 muestra la penetración acumulativa
del agente de guerra química mostaza espesada (THD) a través de una
selección de materiales de barrera potenciales; y
la Figura 3 muestra la penetración acumulativa
del agente de guerra química soman (GD) a través de una elección de
materiales de barrera potenciales.
Se investigaron Las propiedades de barrera de
muchos materiales con respecto a varios agentes de guerra química.
El comportamiento de varios materiales laminados que pueden usarse
en la construcción de una prenda de acuerdo con la presente
invención fue comparado con el comportamiento de los materiales
simples, no laminados. La Tabla 1 muestra algunos materiales
laminados que pueden ser usados en la construcción de una prenda de
acuerdo con la presente invención.
Obviamente es deseable que los materiales
laminados se termosuelden a ellos mismos y a otros materiales, que
sean flexibles, que se termoformen y que no se desgarren fácilmente,
por lo tanto estos parámetros fueron evaluados cualitativamente con
objeto de seleccionar materiales laminados adecuados utilizables
(véase la Tabla 1 anterior).
Los materiales laminados A1-A3
comprenden una capa de barrera (por ejemplo EVOH, THV) que es una
barrera sustancialmente efectiva contra el agente nocivo situada
entre dos capas protectoras (poliuretano) que proporcionan
protección química y/o física a la capa de barrera.
Los laminados fueron hechos mediante un proceso
conocido como coextrusión en colada como es bien conocido por los
expertos en la técnica. Las capas fueron producidas simultáneamente
por extrusión de los diferentes polímeros a través de un tornillo
de extrusión dentro de una alimentación común y después saliendo a
través de una boquilla de caras discontinuas. Un rodillo de presión
se usa entonces para aplanar por prensado el laminado para producir
hojas laminadas planas individuales.
La Tabla 2 enumera materiales en capa única, no
laminada usados como comparaciones con los materiales laminados de
la Tabla 1.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Obviamente es deseable que los materiales
laminados se termosuelden a ellos mismos y a otros materiales, que
sean flexibles, que se termoformen y que no se desgarren fácilmente,
por lo tanto estos parámetros fueron evaluados cualitativamente con
objeto de seleccionar materiales laminados adecuados
utilizables.
Con referencia a las Tablas 1 y 2, el CF7 Nylon
es un polímero de ingeniería bien conocido (EmsChemie, Suiza), el
THV200 (a veces abreviado en este documento como "THV") y el
THV201 son ambos mezclas de tetrafluoroetileno, hexafluoropropileno
y vinildina (Dyneon, Oakdale, EE.UU.), el Elenac Luflexen 322H es un
polietileno de baja densidad (Basell Polyolefins, Hoofdorp,
Holanda), el PVOH es un polivinil alcohol (PVAxx Corporation,
Kemble, Reino Unido), el poliuretano alifático americano es un
poliuretano alifático suministrado por Huntsman Polyuretane Inc.,
EE.UU., el poliuretano europeo es un poliuretano suministrado por
Huntsman Polyuretane Europe BV, el L20HV1 es un material de capa de
de unión basado en el nylon-6, el EVOH es un
etilenvinil alcohol (Nipón Gohsei, Japón) y el Oravac es un
material de capa de de unión que comprende polietileno, poliamida y
aceleradores de la adhesión (Atofina Chemicals, Functional Polymers
Division, North America).
La capacidad de los materiales de las Tablas 1 y
2 para formar una barrera contra agentes nocivos fue ensayada así.
Se montaron discos de 50 mm de diámetro en celdas de penetración
cuantitativas como son conocidas por los expertos en la técnica.
Los montajes fueron entonces colocados en una campana de humos que
daba un flujo de aire paralelo a 0,5 m/s. Se puso a prueba un disco
con cada una de las sustancias HD (1 \times 5 \mul), GD (1
\times 5 \mul) o THD (1 \times 30 mg) y la penetración del
agente medida durante un período de 24 horas a la temperatura del
laboratorio de 30ºC.
La capacidad de los materiales de las Tablas 1 y
2 para formar una barrera efectiva contra el HD se muestra en la
figura 1. Puede verse que los materiales laminados de la Tabla 1, es
decir aquellos materiales de los que puede hacerse la prenda de
acuerdo con la presente invención generalmente se comportan mejor
que los materiales de capa única de la Tabla 2. Sin embargo, debe
resaltarse que algunos materiales de capa única se comportan
razonablemente bien, a saber, Nylon y THV200.
La capacidad de los materiales de las Tablas 1 y
2 para formar una barrera efectiva contra el THD se muestra en la
figura 2. De nuevo, puede verse que los materiales de la Tabla 1, es
decir aquellos materiales de los que puede hacerse la prenda de
acuerdo con la presente invención generalmente se comportan mejor
que los materiales de capa única de la Tabla 2.
\newpage
La capacidad de los materiales de las Tablas 1 y
2 para formar una barrera efectiva contra el GD se muestra en la
figura 3. De nuevo, puede verse que los materiales laminados de la
Tabla 1, es decir aquellos materiales de los que puede hacerse la
prenda de acuerdo con la presente invención generalmente se
comportan mejor que los materiales de capa única de la Tabla 2.
Las comparaciones de los datos de las figuras 1,
2 y 3 indican que varios de los materiales laminados de los que
puede hacerse la prenda de acuerdo con la presente invención
proporcionan buena protección contra un tipo de sustancia de prueba
y una protección relativamente pobre contra otra sustancia de
prueba. A la inversa, algunos de los materiales de capa única
proporcionan alguna protección contra algunas sustancias de prueba,
por ejemplo B2 contra HD y THD. Los materiales que parecen
proporcionar una buena protección de forma consistente contra las
sustancias de prueba ensayadas son algunos de los materiales
laminados que pueden usarse para hacer la prenda de acuerdo con la
presente invención. Los materiales efectivos de forma consistente
son A1 y A3. Cada uno de estos laminados comprende una capa de
barrera colocada entre al menos dos capas protectoras. Las capas
protectoras aseguran que cada capa de barrera está protegida de
agentes potencialmente dañinos tales como el agua. No obstante, se
puede también considerar las otras propiedades relevantes de los
laminados, a saber, rigidez, susceptibilidad al desgarro etcétera.
El nylon CF7 de tiene una tendencia al desgarro y por ello no es un
material ideal. De forma similar, el Elenac Luflexen 322H se
deteriora fácilmente y por lo tanto no es un material ideal para la
fabricación de la prenda. Consideradas todas estas cosas, los
materiales A1 y A3 resultan ser los materiales a elegir.
Basándose en los resultados iniciales positivos
de los materiales B2, A1 y A3 estos materiales fueron ensayados
después sobre su capacidad para evitar la penetración de materiales
químicos nocivos clave. Además, se ensayaron dos nuevos
materiales:
- C1
- PU alifático americano/EVOH/ PU alifático americano (laminado de tres capas).
- C2
- PE metaloceno/capa de de unión Oravac/EVOH/ capa de de unión Oravac/PE metaloceno (laminado de cinco capas)
Se ensayaron diferentes espesores de cada
material como se expone a continuación:
Como antes, se ensambló un disco de 50 mm de
diámetro de cada uno de los materiales perfilados arriba en una
celda de penetración cuantitativa. Las celdas fueron colocadas en
una vitrina de gases con un flujo de aire en paralelo a 0,5 m/s. Se
puso a prueba un disco con cada una de las sustancias HD (1 \times
5 \mul), GD (1 \times 5 \mul) o THD (1 \times 30 mg). Las
celdas fueron entonces ocluidas para asegurar que los materiales
ensayados eran sometidos al máximo contacto con la sustancia de
prueba. La penetración del agente a través de las celdas fue medida
durante un período de 24 horas a la temperatura del laboratorio de
30ºC. El experimento se repitió dos veces.
Los resultados fueron que en ningún caso de
todos los diferentes tipos y espesores de materiales ensayados se
detectó agente alguno que hubiera penetrado la muestra de material
después de 24 horas de exposición. Esto indica que los materiales
seleccionados proporcionan buenas propiedades de protección frente a
los agentes químicos ensayados y por ello son materiales candidatos
preferidos para su consideración para el uso de fabricar un
respirador desechable.
Estará claro para los expertos en la técnica que
los laminados descritos anteriormente podrían fácilmente ser
incorporados en prendas protectoras, tales como respiradores, que
incluyen respiradores de cara completa. Ejemplos de tales caretas
protectoras y respiradores están descritos en los documentos de
patente GB2301039, GB2264647, GB2211098, GB2209123 y US4905683.
Claims (13)
1. Prenda protectora para proporcionar
protección contra agentes nocivos, que comprende un material
laminado, material laminado que comprende al menos una capa de un
material de barrera química situado entre al menos dos capas de un
material de protección, caracterizado porque el material de
protección comprende un poliuretano, un polietileno metaloceno o
una mezcla de ambos.
2. Prenda protectora de acuerdo con la
Reivindicación 1, en la cual el material de protección comprende un
poliuretano.
3. Prenda protectora de acuerdo con la
Reivindicación 1 o la Reivindicación 2, en la cual la capa de
barrera comprende polivinil alcohol, etilenvinil alcohol, resina
epóxi termoplástica o una mezcla de tetrafluoroetileno,
hexafluoropropileno y vinilidina o mezclas de ellos.
4. Prenda protectora de acuerdo con cualquiera
de las Reivindicaciones precedentes, en la cual el material laminado
incluye una capa de de unión entre la capa de barrera y las capas
protectoras.
5. Prenda protectora de acuerdo con cualquiera
de las Reivindicaciones precedentes, en la cual el material laminado
está hecho mediante coextrusión.
6. Prenda protectora de acuerdo con cualquiera
de las Reivindicaciones precedentes, en la cual el material laminado
es termoformable.
7. Prenda protectora de acuerdo con cualquiera
de las Reivindicaciones precedentes, en la cual el material laminado
es soldable para formar una junta estanca.
8. Un respirador para proporcionar protección
contra agentes nocivos, que comprende una máscara facial estanca,
una entrada de aire y una salida de aire caracterizado porque
la máscara facial estanca comprende un material laminado que tiene
al menos una capa de un material de barrera química situado entre al
menos dos capas de un material de protección que comprende un
poliuretano o un polietileno metaloceno o una mezcla de ambos.
9. Un respirador de acuerdo con la
Reivindicación 8, en el cual el material de protección comprende un
poliuretano.
10. Un respirador de acuerdo con la
Reivindicación 8 o la Reivindicación 9, en el cual la capa de
barrera comprende polivinil alcohol, etilenvinil alcohol, resina
epóxi termoplástica o una mezcla de tetrafluoroetileno,
hexafluoropropileno y vinilidina o mezclas de ellos.
11. Un respirador de acuerdo con las
Reivindicaciones 8 a 10, en el cual el material laminado está
formado mediante coextrusión en colada.
12. Un respirador de cara completa de acuerdo
con cualquiera de las Reivindicaciones 8 a 11.
13. Un respirador de acuerdo con la
Reivindicación 12, en el cual al menos una porción de la máscara
facial estanca comprende un material laminado que es
sustancialmente transparente.
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