ES2346037T3

ES2346037T3 - Revestimiento termicamente protector.

Info

Publication number: ES2346037T3
Application number: ES00955298T
Authority: ES
Inventors: Claude Q.C. Hayes
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2010-10-08
Anticipated expiration: 2020-07-27
Also published as: AU784985B2; EP1259131A1; DE60044465D1; HK1047021B; EP1259131A4; WO2001006881A1; ATE468768T1; US6341384B1; HK1047021A1; AU6752100A; EP1259131B1

Abstract

Revestimiento térmicamente protector, para su uso con prendas térmicamente protectoras que comprende un polímero (52a) y un agente (52b) endotérmico distribuido, dispersado y suspendido dentro de dicho polímero (52a), pudiendo absorber dicho agente (52b) endotérmico cantidades de calor para aumentar y potenciar las prestaciones de protección térmica de dichas prendas, caracterizado porque el agente (52b) endotérmico es un producto endotérmico consumible, que absorbe cantidades de calor equivalentes a su calor latente de descomposición y se selecciona del grupo que consiste en hidróxido de aluminio, hidróxido de calcio, hidróxido de potasio, hidróxido de litio, ácido bórico, dodecaborano, paraldehído, paraformaldehído, trioxano, formiato de litio, acetato de litio, carbonato de litio, carbonato de calcio, carbonato de silicio, carbonato de magnesio, bicarbonato de sodio, sales de ácido acético, sales de ácido fórmico y sales de ácido bórico.

Description

Revestimiento térmicamente protector.

Sector de la técnica

La presente invención se refiere a un nuevo revestimiento térmicamente protector que puede usarse como revestimiento interno, externo, o intermedio, en prendas protectoras diseñadas para proteger al usuario frente a condiciones ambientales peligrosas. Más particularmente, la presente invención se refiere a un nuevo revestimiento térmicamente protector que (i) es extremadamente fino, permeable al sudor y transpirable; (ii) proporciona al usuario la mejor protección posible frente a un alto calor externo suministrando un valor de prestaciones de protección térmica significativamente superior en un formato más fino; y (iii) proporciona al diseñador de trajes la capacidad de diseñar específicamente la ventilación del vapor de agua, las prestaciones de protección térmica (PPT), el grosor y el peso, haciendo de ese modo las prendas protectoras más ligeras, más finas y más eficaces que las disponibles actualmente.

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Estado de la técnica

Las prendas protectoras se diseñan para proteger al usuario frente a una variedad de peligros ambientales tales como el calor y el fuego. Las prendas para bomberos, así como las prendas que llevan individuos que trabajan en lineas de alta tensión son representativas de tales prendas.

El fuego, en particular, es un elemento muy peligroso. Se mueve y se propaga rápidamente, poniendo vidas y propiedades en peligro en un periodo de tiempo muy corto; incluyendo las propias vidas de los que luchan contra el fuego. En consecuencia, los propios bomberos deben protegerse apropiadamente, mientras que al mismo tiempo deben estar dotados de herramientas y prendas que les permitan moverse con tremenda velocidad y prontitud, mientras que simultáneamente les permitan mantener su fuerza y resistencia.

Por consiguiente, las cualidades más deseables en las prendas para bomberos, así como otras prendas de control térmico son peso mínimo, flexibilidad máxima, alta protección térmica, ventilación del vapor, resistencia a la tracción y mínima absorción de agua.

Las prendas térmicamente protectoras y más particularmente las prendas para bomberos comprenden básicamente tres capas: (a) una envuelta externa, (b) un revestimiento interno, incluyendo una barrera frente a la humedad, y (c) un revestimiento térmicamente protector; tradicionalmente aislante.

La envuelta externa consiste básicamente en un material textil de fibras de aramida tal como NOMEX®, KEVLAR® (ambas marcas registradas de E.I. DuPont) o una combinación de NOMEX®/KEVLAR® que proporciona resistencia a la abrasión, algo de resistencia térmica e integridad estructural.

La barrera frente a la humedad, que habitualmente se ubica muy próxima a la envuelta externa, consiste básicamente en una membrana de material de GORETEX® (una marca registrada de W.L. Gore & Associates, Inc.). El material de GORETEX® tiene microporos, que permiten el transporte del vapor de humedad, permitiendo de ese modo que el vapor de humedad del sudor del usuario escape hacia fuera; pero que son suficientemente pequeños para impedir que la humedad liquida pase a través de los microporos hasta el usuario desde el exterior.

Finalmente, el revestimiento térmicamente protector comprende una capa de aislamiento de carbón hilado, fibras de KEVLAR, NOMEX o una guata de cualquier combinación de tales fibras, a menudo acolchada con un paño de NOMEX ligero. La guata de la barrera térmica atrapa aire y posee suficiente relleno para proporcionar la necesaria resistencia térmica, mientras que el paño proporciona resistencia a la abrasión del revestimiento térmico al usuario, y proporciona integridad estructural y resistencia a la tracción a la capa de aislamiento.

La técnica anterior tiene muchas desventajas e inconvenientes. Específicamente, con el fin de aumentar el valor de las prestaciones de protección térmica (PPT) de la técnica anterior, tendría que usarse una capa de aislamiento más gruesa. Al hacer eso, el usuario de la técnica anterior experimentarla un aumento del peso, un aumento del efecto de "cojera", una disminución de la movilidad y una disminución de la caída de la tela y una disminución de la flexibilidad. Además, como resultado del aumento de grosor del aislamiento, habrá un aumento en la acción capilar, lo que a su vez dará como resultado la absorción de vapor de agua. Esta absorción de vapor de agua hará que el traje sea más pesado y menos ponible; aumentará la fatiga; y en ciertas circunstancias como calor elevado poco común, el agua en exceso atrapada en el aislamiento podría afectar de manera adversa al valor de prestaciones de protección térmica del aislamiento.

Por tanto, en resumen, el relleno y volumen adicionales proporcionados por el revestimiento térmico de material textil de la técnica anterior inhiben la libertad de movimiento del usuario, produciendo un "efecto de cojera", aumentado de ese modo la tensión impuesta al usuario en una situación que requiere una alta actividad y acelerando la aparición de fatiga en el usuario. Este "efecto de cojera" se hace particularmente acusado cuando los revestimientos térmicos de material textil son excesivamente gruesos.

La sustitución de este revestimiento térmico, tal como se describió anteriormente, por una barrera térmica de aislamiento de malla abierta según la patente estadounidense número 5.136.723 concedida a Aldridge et al. impedirá todavía el transporte de vapor de humedad. La sustitución de este revestimiento térmico por el material de espuma de células cerradas con aberturas según la patente estadounidense número 5.697.101 concedida a Aldridge tampoco resolverá las desventajas e inconvenientes a los que se hizo referencia anteriormente.

En primer lugar, la espuma de células cerradas es rígida. Por consiguiente, incluso con un grosor mínimo un revestimiento térmico de espuma de células cerradas será voluminoso e inmanejable. Por tanto, el uso de de un revestimiento térmico de espuma de células cerradas en prendas de protección térmica, tales como prendas para bomberos, continuará produciendo el "efecto de cojera" producido por materiales más voluminosos, y contribuyendo a la tensión y la fatiga del usuario.

En segundo lugar, con el fin de que el sudor escape hacia el exterior, el revestimiento térmico de espuma de células cerradas debe estar perforado en el 45% del área superficial total del revestimiento. Cuando el 45% del área esta perforada, sólo deja un 55% de aislamiento de espuma de células cerradas eficaz para el revestimiento. Esto significa que como función de la pérdida del 45% de aislamiento, las PPT de dicho revestimiento térmico disminuyen drásticamente. Dado que las PPT disminuyen, se limita el grado de finura del revestimiento térmico de espuma de células cerradas y se necesita la formación de un revestimiento térmico de espuma de células cerradas más grueso para compensar la pérdida de PPT.

Puesto que el revestimiento térmico de espuma de células cerradas tendrá que ser más grueso para compensar la pérdida de PTT, será más voluminoso y menos flexible si va a usarse para la protección frente a la exposición a calor extremo. Por consiguiente, tendrá un uso mínimo en situaciones en las que el usuario necesita todavía prendas con caída flexibles pero con una protección más que adecuada frente al calor extremo. Además, fallará en la reducción del "efecto de cojera" habitualmente asociado con prendas de protección térmica.

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Objeto de la invención

El documento WO-A-94/02257 da a conocer un revestimiento térmicamente protector según el preámbulo de la reivindicación 1.

Por tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un revestimiento térmicamente protector con caída flexible que puede reducir significativamente el "efecto de cojera" producido por materiales de revestimiento térmico más voluminosos, disminuyendo de ese modo la tensión y la fatiga del usuario.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un revestimiento térmicamente protector muy fino que puede cumplir y superar los requisitos de la Asociación Nacional de Protección contra el Fuego ("National Fire Protection Association") (a continuación en el presente documento "N.F.P.A.") para una protección y un aislamiento térmicos suficientes, en condiciones de alto calor extremo.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un revestimiento endotérmico, térmicamente protector muy fino que puede tanto proteger al usuario como seguir siendo estable y eficaz en situaciones ambientales extremas.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un material flexible endotérmico adecuado para vestidos y ropas que tienen la capacidad de absorber grandes cantidades de calor y proteger al usuario de tales ropas cuando se expone a entornos de calor extremo.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un material endotérmico para aplicaciones que requieren un material que sea fino, flexible, con caída, adaptable, transpirable, ligero y cómodo, mientras que simultáneamente protege y aísla frente a entornos de mucho calor.

Otro objeto de la invención es proporcionar un revestimiento térmicamente protector y/o material/material textil flexible endotérmico que puede modificarse apropiada y fácilmente para cumplir especificaciones de diseño tal como se determina mediante aplicaciones específicas.

Según la presente invención, se proporciona un revestimiento térmicamente protector tal como se define en la reivindicación 1. Las realizaciones de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes.

Por consiguiente, puede proporcionarse un revestimiento térmicamente protector más fino, más ligero, flexible, con caída, adaptable, transpirable y más cómodo para su uso en prendas térmicamente protectoras que puede sustituir a los revestimiento térmicos actualmente disponibles y que puede proporcionar valores de PPT superiores. El revestimiento térmico de la invención comprende un PCAE, es decir, un "P"olimero que "Contiene un "A"gente "E"endotérmico", que puede procesarse química y mecánicamente para formar una película muy fina, una película compuesta, una tela hecha de PCAE que está o hilada, o tejida, o tricotada, o bien hecha mediante medios no tejidos, o un material compuesto de fibras de PCAE/aislante, en el que las fibras de PCAE se integran con el aislamiento u otras fibras protectoras. El PCAE, a su vez, comprende un polímero y un agente endotérmico dispersado, distribuido y suspendido dentro del polímero, en concentraciones especificas del diseño.

El revestimiento térmicamente protector de la invención hace uso de las propiedades termodinámicas, físicas y químicas inherentes propias del agente endotérmico suspendido de PCAE, es decir, su calor latente de descomposición, para absorber cantidades masivas de calor del entorno adverso circundante. Esta absorción de calor es la que acaba protegiendo al usuario de la prenda que lleva el revestimiento frente al entorno que produce el calor extremo.

Cuando el revestimiento térmicamente protector en las prendas termoprotectoras comprende una película de PCAE fina y la transpirabilidad de las prendas es un problema, entonces debe perforarse con aberturas de dimensiones variables. Estas aberturas pueden incluir orificios. Normalmente, el área de perforación total es del 5%-35% del área superficial total de la capa de PCAE; y, preferentemente, el área de perforación es el 20% del área superficial total de la capa de PCAE.

En una realización alternativa del revestimiento térmicamente protector, la capa de PCAE es una película compuesta. La película de PCAE compuesta se forma tal como sigue: se formula el PCAE y se deposita sobre un soporte de material textil, un soporte de polímero, un soporte de plástico, un soporte de plástico metalizado, un soporte de material textil de grafito o cualquier combinación de los mismos. Se deposita en áreas diferenciadas, definidas, que pueden ser de cualquier forma posible y que permiten que discurran trayectorias estrechas entre ellas. Las trayectorias estrechas que discurren entre estas áreas definidas están sustancialmente libres del PCAE y consisten en un soporte de matriz de material textil, plástico, o polímero liso. Se proporcionan múltiples aberturas a lo largo de las trayectorias estrechas, lo que mientras que sustancialmente impide cualquier fuga capilar del agente endotérmico de las áreas de PCAE, mejora el sellado del agente endotérmico, y proporcionan una trayectoria para ventilar el vapor de agua a través del revestimiento. Simultáneamente, tales trayectorias también mejorarán la caída y la flexibilidad del revestimiento.

Cuando el revestimiento térmicamente protector es una tela hecha de PCAE que está o hilada, o tejida, o tricotada, o bien hecha mediante medios no tejidos, o un material compuesto de fibras de PCAE/aislante, en el que las fibras de PCAE se integran con el aislamiento u otras fibras protectoras, la transpirabilidad de la capa de PCAE es discutible, ya que las aberturas son inherentes a los métodos de preparación de la tela, o a la formación del aislamiento/guata.

Independientemente de qué forma tome el revestimiento térmicamente protector de la invención, es decir, película, tela, guata o aislamiento, hará que las prendas térmicamente protectoras sean mucho más finas que antes, pudiendo satisfacer aún mejor y superando las normas de aislamiento térmico de la Asociación Nacional de Protección contra el Fuego. Las características que proporcionan estas ventajas son las siguientes: en primer lugar, en virtud de la química de los agentes endotérmicos, en el "p"olimero que "c"contiene "a"gente "e"ndotérmico, es decir, en el PCAE, el revestimiento térmicamente protector proporciona las mejores y más eficaces propiedades de absorción de calor y protección frente al calor en comparación con materiales aislantes previos. De hecho, tal como se mostrará a continuación, un revestimiento térmicamente protector de PCAE limita la velocidad de aumento de la temperatura mejor que cualquier otro revestimiento de barrera térmica usado en prendas para bomberos.

En segundo lugar, el revestimiento térmicamente protector de la presente invención es ciertamente más estable dimensionalmente y uniforme en grosor que cualquier aislamiento térmico comparable de la técnica anterior. Por tanto, una lámina del presente revestimiento puede hacerse más fina que la guata Aralite convencional, y todavía cumplir y superar los requisitos globales mínimos de la N.F.P.A para revestimientos térmicamente protectores.

En tercer lugar, el propio revestimiento térmico de la invención no absorbe agua ni del exterior ni del usuario. Por consiguiente, puede usarse conjuntamente con un aislamiento de guata mucho más fino o paño, lo que reduce drásticamente la retención de agua de toda la prenda.

Por tanto, la reducción del aislamiento de guata convencional o paño junto con el revestimiento más térmicamente protector, mas fino de la invención proporciona en última instancia una prenda de control térmico cuyo volumen y tamaño globales se reducen significativamente; cuyo "efecto de cojera" se minimiza drásticamente; que reduce drásticamente la tensión y fatiga del usuario; que se quita y se pone fácilmente por el usuario; y cuya razón de prestaciones de protección térmica con respecto a peso y grosor puede maximizarse.

Los objetos mencionados anteriormente, así como otros, se encontrarán en detalle en la siguiente descripción por escrito.

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Descripción de las figuras

Las figuras de los dibujos se describen brevemente tal como sigue:

la figura 1 es una vista en perspectiva, un tanto esquemática de una prenda para bomberos que incorpora una realización de la presente invención;

la figura 2 es un detalle en perspectiva, en despiece ordenado, de la prenda de la figura 1, que muestra las capas de material que comprende el conjunto y que muestra particularmente el revestimiento térmico de la invención que comprende una película de PCAE;

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la figura 2a es un detalle en perspectiva, en despiece ordenado del revestimiento térmico de la figura 2 que muestra las capas de material que comprende el revestimiento térmico de la invención, es decir una película de PCAE y una capa de aislamiento fina;

la figura 3 es un detalle en perspectiva, en despiece ordenado de la prenda de la figura 1, que muestra las capas de material que comprende el conjunto y que muestra particularmente el revestimiento térmico de la invención que comprende una tela hecha de PCAE que está hilada, o tejida, o tricotada, o bien hecha mediante medios no tejidos, o un material compuesto de fibras de PCAE/aislante, en el que las fibras de PCAE se integran con el aislamiento u otras fibras protectoras;

la figura 4 es un detalle en perspectiva, en despiece ordenado de la prenda de la figura 1, que muestra las capas de material que comprende el conjunto y que muestra particularmente el revestimiento térmico de la invención que comprende un material compuesto de fibras de PCAE/aislante, en el que las fibras PCAE se integran dentro del aislante;

la figura 5 es una vista en alzado en sección transversal del revestimiento térmico de PCAE de la figura 2a tomada a lo largo de la linea 5-5, que muestra la película de PCAE y el aislamiento unido;

la figura 6 es una vista en sección transversal de una realización alternativa de una película de PCAE, que lleva capas sellantes sobre su superficie superior e inferior;

la figura 7 es una vista en perspectiva de una película de PCAE compuesta que ilustra la distribución en forma cuadrada segmentada del agente endotérmico y las trayectorias intermedias que están sustancialmente libres de agente endotérmico.

La figura 8 es una vista en sección transversal, lateral de la película de PCAE compuesta, tal como se muestra en la figura 7, en la que el lado superior del material (el lado de los cuadrados endotérmicos depositados) está en contacto con una capa sellante;

la figura 9 es una vista en sección transversal, lateral de la película de PCAE compuesta, tal como se muestra en la figura 8, en la que la capa sellante superior y la superficie inferior de la película de PCAE compuesta están en contacto directo con películas u hojas de metal térmicamente conductoras;

la figura 10 es una vista en perspectiva de una aplicación particular de la presente invención como un revestimiento endotérmico de múltiples capas, acolchado;

la figura 11 es una vista en sección transversal, lateral del material de múltiples capas tal como se muestra en la figura 10.

Las figuras 12-15 son gráficas que muestran los resultados de pruebas térmicas de productos endotérmicos a concentraciones de 0,01 y 0,02 usadas con diversos aislamientos y KOMBAT 750;

la figura 16 es una gráfica de barras que muestra el grosor de las combinaciones especificadas del revestimiento endotérmico y aislante.

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Descripción detallada de la invención

Se demuestra una realización preferente de la invención en el ejemplo y las modificaciones del ejemplo que siguen a continuación. Debe entenderse que tal ejemplo permite su reproducción con respecto a la realización o invención preferente pero no debe interpretarse como restrictivo del alcance del juego de reivindicaciones adjunto.

Tal como se muestra en la figura 1, la barrera térmica protectora de la presente invención se incorpora en una prenda para bomberos protectora, designada como (10), que es un abrigo para bomberos que tiene una parte (12) de cuerpo, mangas (14 y 16), una abertura (18) para el cuello, un cuello (20) que rodea la abertura (18) para el cuello y un cierre (22) frontal. El cierre (22) frontal es de diseño convencional y puede comprender broches o, alternativamente, tiras de material de sujeción de gancho y bucle (no mostrado) en combinación con medios de bloqueo mecánico tales como combinaciones (24) de gancho y "D".

Tal como se muestra en las figuras 1 y 2, la prenda (10) incluye una envuelta externa, generalmente designada como (30), de un material de aramida tal como NOMEX, que cubre toda la prenda; por debajo de esta envuelta externa, una envuelta de barrera contra la humedad designada generalmente como (40) que comprende normalmente una capa fina de material de GORETEX®; y el revestimiento térmicamente protector de la invención, designado generalmente como (50), que se extiende por toda la prenda.

Tal como se muestra en la figura 3, el revestimiento (50) térmicamente protector de la invención comprende una película fina, o una película (52) compuesta fina de un "polímero que contiene un agente endotérmico" (a continuación en el presente documento "capa de PCAE") junto con al menos una capa fina (54) de aislamiento o guata establecida y mantenida junta de tal manera que se maximiza la absorción de calor, el aislamiento y la transpirabilidad y ventilación máximas del sudor del usuario. Preferentemente, el aislamiento se coloca próximo a la película de PCAE o adherido a la misma. Sin embargo, debe indicarse que puede colocarse un revestimiento de PCAE en cualquier orden dentro de una prenda de traje contra el fuego tradicional. De hecho, podría colocarse justo próximo a la envuelta externa de NOMEX, o bien en el interior hacia la piel del usuario, o bien en el exterior hacia el NOMEX, directamente expuesto a las condiciones adversas exteriores.

Alternativamente, el revestimiento (50) térmicamente protector de la invención interno puede comprender una tela hecha de PCAE que está hilada, o tejida, o tricotada, o bien hecha mediante medios no tejidos, o un material compuesto de fibras de PCAE/aislante, en el que las fibras de PCAE se integran con el aislamiento u otras fibras protectoras, o una tela permeable que contiene PCAE. Una capa (54) fina de aislamiento o guara puede estar o no acoplada con formas alternativas de PCAE.

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(a) Formulación de la capa de PCAE

Tal como se expuso anteriormente, el revestimiento (50) térmicamente protector de la invención comprende una capa (52) de PCAE fina. La capa de PCAE, tal como se muestra en la figura 5, puede comprender una película de PCAE fina, una película de PCAE compuesta fina, una tela hecha de PCAE que está hilada, o tejida, o tricotada, o bien hecha mediante medios no tejidos, o un material compuesto de fibras de PCAE/aislante, en el que las fibras de PCAE se integran con el aislamiento u otras fibras protectoras, o una tela permeable que contiene PCAE. El PCAE, a su vez, comprende una matriz (52a) de polímero o plástico "portadora" y un agente (52b) endotérmico distribuido y suspendido en el mismo y por todo el polímero.

El polímero, o plástico (52a) portador puede comprender cualquier polímero natural o sintético o una mezcla de los mismos. A su vez, tales polímeros naturales y sintéticos pueden comprender: látex; fluoropolimeros tales como diversas especies de TEFLON®, específicamente politetrafluoroetileno (PTFE), polifluoroacetato (PFA) y fluoroetilpropileno(FEP) y otras películas plásticas fluoradas que tienen una estabilidad térmica similar (FEP DE -200 GRADOS C A 200 GRADOS C, y PFA DE -200 GRADOS C A 250 DEGREES C) que se conocen bien en la técnica; TEFLON® expandido; fluoroelastómeros para altas temperaturas tales como VITON® y otros polímeros y plásticos sumamente termorresistentes bien conocidos en la técnica; elastómeros tales como especies de SILICONE®, específicamente polidimetilsiloxano y polimetilfenilsiloxano y otros siloxanos bien conocidos en la técnica; poliimidas tales como KAPTON ; POLYESTERS® tales como MYLAR®; polímeros de alta densidad tales como TIVAR® y SPECTRA®; y otras poliamidas, poliarilatos, polieterimidas, policetonas, poli(óxidos o sulfuros de fenileno), polifenilsulfonas, polisulfonas, acetales, nailones, ABS, polieteretercetonas, compuestos fenólicos, poliestirenos, policarbonatos, polietilenos, polipropilenos, compuestos acrílicos, poliuretanos, polivinilos, poli(cloruros de vinilo), celulosa y fibra de madera, materiales plásticos y poliméricos bien conocidos por los expertos en la técnica de materiales termoprotectores.

Preferentemente, para prendas de trajes contra el fuego, el plástico o polímero (52a) portador debe ser TIVAR®, SPECTRA®, KAPTON®, MYLAR® TEFLON®, SILICONE®, VITON® o LATEX®. Debe añadirse un compuesto ignífugo si el polímero o plástico es inflamable.

Estos polímeros pueden curarse con luz o de manera térmica o química. Sin embargo, de manera más importante, tienen una estructura molecular que consiste en largas cadenas de moléculas en su mayoría lineales que tras relajarse, o bien mediante calentamiento controlado, disolución, o bien suspensión en un plastificante o disolvente, proporcionan los espacios intersticiales, a través de los cuales los agentes endotérmicos o exotérmicos se tejen y se distribuyen antes del curado y la formación final del PCAE.

Debe indicarse que el revestimiento (52) térmico de la invención puede estar en forma de un revestimiento térmico desechable. El revestimiento térmico desechable comprende un polímero y un producto endotérmico consumible, es decir, tras al menos un uso el revestimiento debe eliminarse y sustituirse por uno nuevo. Para facilitar la eliminación, los revestimientos están unidos preferentemente a la superficie externa de las prendas protectoras térmicas. Los medios de unión pueden ser broches, cinta o gancho y bucle, es decir, solapas de VELCRO®. Alternativamente, el revestimiento térmico consumible puede ser interno o externo con respecto a la prenda. De hecho, pueden formarse revestimientos térmicos externos en cubretodos, y llevarse para potenciar la propiedad térmica de las prendas por debajo de los mismos.

Los productos (52b) endotérmicos consumibles comprenden los siguientes: hidróxido de aluminio, hidróxido de calcio, hidróxido de potasio, hidróxido de litio y las mezclas de los mismos; ácido bórico; dodecaborano, paraldehído, paraformaldehído, trioxano y las mezclas de los mismos; formiato de litio, acetato de litio, carbonato de litio, carbonato de calcio, carbonato de silicio, carbonato de magnesio, bicarbonato de sodio y las mezclas de los mismos; sales de ácido acético, sales de ácido fórmico, sales de ácido bórico y las mezclas de los mismos.

Estos agentes (52b) pueden micronizarse y añadirse al/a los polímero(s) (52a) portador(es) tras haberse relajado dichos polímeros o bien mediante calentamiento controlado, disolución, o bien suspensión en un plastificante o disolvente. Los agentes se someten entonces a un proceso de mezclado mediante el cual se distribuyen a través de y se suspenden en los espacios intersticiales del/de los polímero(s), y se fijan en los mismos a través de etapas de curado final, que dan como resultado el material compuesto de control térmico de la invención, es decir, el PCAE. A su vez, el PCAE se procesa química y/o mecánicamente a través de métodos y medios de procesamiento de plásticos convencionales para formar una película de PCAE fina, una fibra de PCAE, una tela o una guata. Tales métodos incluyen enrollado, evaporación, extrusión, curado, hilado, tejido y tricotado. Son estas películas, fibras, telas, guata y aislamiento de PCAE las que constituirán una parte integral del revestimiento térmicamente protector.

La concentración final y eficaz de agentes (52b) endotérmicos dentro del PCAE para su uso en una prenda para bomberos dependerá de la forma de la capa de PCAE, es decir, si es una película, una tela o una guata, del polímero o plástico portador usado y del producto endotérmico usado. Por tanto, la concentración final y eficaz del agente endotérmico en una película de PCAE oscila desde 0,0001 hasta 1,2 gramos de agente endotérmico por pulgada cuadrada de PCAE, en el que el polímero o plástico portador es un fluoroelastómero, el producto endotérmico es un polímero de polietileno y el PCAE tiene un grosor de 0,05 a 2,5 mm; con una concentración preferida de 0,01 a 0,08 gramos de producto endotérmico por pulgada cuadrada de PCAE.

O, si el plástico o polímero (52a) portador es SILICONE, la concentración del agente (52b) endotérmico puede oscilar desde 5% hasta el 60% en peso de producto endotérmico en la película de PCAE. En términos generales, la flexibilidad y calda de la película de PCAE se conserva cuando la concentración del agente (52b) endotérmico es baja.

Debe indicarse, sin embargo, que la concentración eficaz final se determinará basándose en cada caso de aplicación mediante factores tales como la capacidad térmica necesaria de la aplicación, el tipo de polímero usado, el tipo de producto endotérmico, el tamaño de partícula del producto endotérmico y la flexibilidad necesaria y el uso del PCAE.

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(b) Características físicas, montaje y diversas realizaciones de la capa de pcae en el revestimiento de prenda contra el fuego de la invención

(i) La realización más sencilla del revestimiento térmicamente protector de la invención es la película de PCAE, ilustrada en las figuras 3 y 4 anteriormente. La figura 4 ilustra la distribución del agente (52b) endotérmico por la totalidad de la única lámina de película de PCAE para su uso en un revestimiento de prenda térmicamente protectora. Cuando va a usarse este tipo de película de PCAE como revestimiento térmicamente protector en prendas termoprotectoras, y la transpirabilidad es un problema, la película de PCAE debe perforarse con orificios, perforaciones y aberturas de dimensiones variables. Preferentemente, el área total de orificios, perforaciones y aberturas oscila desde el 5-35% del área superficial total de toda la película/capa de PCAE con el fin de mantener valores de prestaciones de protección térmica (PTT) altos y una ventilación y permeabilidad al sudor del usuario máximas. Debe indicarse que si los valores de PPT descienden como resultado de las perforaciones, no es necesario compensarlo aumentando el grosor. Sólo es necesario sustituir el producto endotérmico por otro que tenga una capacidad de calor latente superior o aumentar la concentración del producto endotérmico en el PCAE, para llevar los valores de PPT de la película de nuevo hasta valores aceptables.

(ii) Una realización alternativa del revestimiento térmico de la invención, tal como se ilustra en la figura 5, no tiene una película/capa de PCAE con el producto endotérmico distribuido por toda ella. En su lugar, dependiendo del polímero/plástico (52a) y el producto (52b) endotérmico usados, el PCAE puede formularse y depositarse sobre un soporte en áreas (52c) diferenciadas, definidas. Estas áreas pueden tener cualquier forma posible y permitirán que discurran trayectorias (52d) estrechas entre ellas. El soporte puede ser un soporte de polímero, un soporte de plástico, un soporte de material textil, un soporte de silicato, una hoja de metal, un soporte de plástico metalizado, un soporte de material textil de grafito, una celulosa o cualquier combinación de los mismos. Estas áreas definidas pueden ser triangulares, circulares, cuadradas o incluso de forma libre. La elección de la forma de estas áreas (52c) definidas diferenciadas viene dictada por el aparato y las herramientas que se usarán en última instancia para proporcionar los orificios, las aberturas y las perforaciones tratadas anteriormente. Se ha encontrado que para las consideraciones prácticas del solicitante, la forma preferida para estas áreas definidas es cuadrada o hexagonal. La figura 7 ilustra una de las formas preferidas dictadas por las consideraciones prácticas del solicitante, pero, tal como se trató anteriormente, la forma de las áreas (52c) definidas puede ser cualquier forma.

Son estas áreas definidas, cuadradas o de otra forma de la capa de PCAE las responsables de la absorción de calor. Las trayectorias (52d) estrechas que discurren entre estas áreas definidas están sustancialmente libres del PCAE y consisten en un soporte de polímero, soporte de plástico, soporte de material textil, soporte de plástico metalizado, matrices de soporte de material textil de grafito, silicato, hoja de metal, celulosa o cualquier combinación de los mismos. Este tipo de patrón de diseño permite una fácil penetración mecánica a través de la película de soporte a lo largo de las trayectorias estrechas, con el fin de hacer que el material sea transpirable y permeable al sudor, mientras que impide sustancialmente cualquier fuga capilar del agente endotérmico del PCAE. Estas trayectorias estrechas mejoran el sellado del agente endotérmico en el PCAE, mientras que permitirán todavía un trayecto para la ventilación del revestimiento y potenciar todavía la caída y flexibilidad del revestimiento.

Alternativamente, al usar una única hoja integrada de PCAE y un soporte, las áreas definidas, tras formarse y curarse sobre el soporte, pueden cortarse a lo largo de las trayectorias estrechas y luego segmentarse e intercalarse entre al menos dos capas de material de aislamiento, haciendo pasar hilo de acolchado a través de la capa de aislamiento y entre los trozos cortados de soporte de PCAE cortado y segmentado. Como tal, las puntadas no penetraran en el PCAE, evitando de ese modo microfugas del agente endotérmico hacia la estructura capilar de cualquier material de aislamiento o guata.

(iii) En ciertas situaciones, dependiendo del plástico, o polímero (52a) portador y agente (52b) endotérmico usado para formar la capa o áreas de PCAE tal como se describió anteriormente, puede ser necesario sellar y sujetar adicionalmente el agente endotérmico suspendido dentro de la matriz portadora para evitar la filtración o fuga incluso antes del montaje del revestimiento térmico. Este sellado se logra sujetando las capas sellantes de PCAE mediante diversos medios tales como termosellado, adhesivos, laminación, recubrimiento químico, mediante la pegajosidad inherente propia de la película generada por ciertas condiciones de curado de PCAE o mediante cualquier otro medio de contacto y sujeción bien conocido en la técnica.

Las capas sellantes pueden comprender polímeros, plásticos, metales, polímeros metalizados u otros materiales sellantes bien conocidos en la técnica. La figura 9 ilustra esta nueva combinación construyendo sobre la figura 7, en la que se muestran capas (53) sellantes en contacto con cada lado respectivo del PCAE (52) de la barrera (50) térmica de la invención.

Las capas (53) sellantes están sustancialmente libres de cualquier agente (52b) endotérmico. Esto crea una barrera entre la matriz (52a) portadora que contiene el agente (52b) endotérmico del PCAE y el entorno circundante. Como ejemplo, en el caso de capas (53) estructurales y sellantes de plástico o polímero, cuando el polímero (52a) portador es un fluoroelastómero, el PCAE de fluoroelastómero estarla preferentemente intercalado entre dos capas de fluoropolímero (PTFE, PFA o FEP-TEFLONE), película de poliamida o cualquier posible combinación de los mismos. Alternativamente, si el polímero (52a) portador es KAPTON®, MYLAR®, polietileno, polipropileno, compuestos acrílicos u otros polímeros bien conocidos en la técnica, el PCAE estarla intercalado entre al menos dos capas de TEFLONE, SILICONE, o otros polímeros a los que se hizo referencia anteriormente, y que se sabe bien en la técnica que son química y térmicamente resistentes. Estas capas (53) sellantes de polímero o plástico pueden ser de naturaleza o bien idéntica o bien diferente con respecto al plástico o polímero 52a portador del PCAE.

El material preferido para las capas (53) sellantes para su uso en una prenda para bomberos es TEFLON o una película de hidrocarburo fluorado similar bien conocida por los expertos en la técnica.

(iv) Cuando el revestimiento térmico de la invención usado en prendas para bomberos es una película, se hace casi imprescindible evitar cualquier calentamiento irregular o cualquier creación de "puntos calientes" en la prenda. Esto puede lograrse poniendo en contacto el material sellante con un material térmicamente conductor (véase la figura 9). Este material térmicamente conductor mejorará la conductancia de calor hacia el agente (52b) endotérmico en la capa de PCAE del revestimiento térmico significativamente y ayudará a distribuir y disipar flujos a alta temperatura, evitando de ese modo el calentamiento irregular del revestimiento térmico de la invención. Alternativamente, ayudará a la transferencia y disipación de calor a lo largo de los segmentos o parches de PCAE.

Tal como se muestra en la figura 9, el revestimiento de PCAE descrito anteriormente se intercala entre dos capas (53) eléctricamente conductoras. Estas capas térmicamente conductoras pueden ser una capa de metal, múltiples capas de metal o una capa de polímero recubierto de metal, un material textil de grafito térmicamente conductor, TIVAR®, FIBERGLASS®, SPECTRA® o GOREX®. Algunas de estas capas térmicamente conductoras pueden modificarse adicionalmente mediante la utilización de recubrimientos de diferentes metales y no metales tales como aluminio, cobre u otros bien conocidos en la técnica; o mediante recubrimientos no metálicos térmicamente conductores tales como silicato, carbono (diamante o grafito) u otros materiales no metálicos bien conocidos en la técnica. Por motivos de conveniencia y claridad, se hará referencia a estas capas térmicamente conductoras metalizadas como (53').

Preferentemente, para prendas para bomberos que usan una película de PCAE en la que el PCAE está atrapado entre dos capas de capas térmicamente conductoras metalizadas, el metal de las capas (53') térmicamente conductoras es aluminio.

Las láminas de polímero metalizadas que pueden formar las capas (53') térmicamente conductoras las fabrica Dow Chemical Company o DuPont Chemical Company y pueden obtenerse de Acton Industries, Inc. de Pittsburgh, Pensilvania. Estas láminas se piden normalmente por descripción y deben tener preferentemente un grosor de 0,1 a 5 mm de PFA, FEP o PTFE TEFLON como películas flexibles.

Cuando las capas térmicamente conductoras están hechas de metal o polímero metalizado, la distribución de calor y conductancia mejoradas con respecto al agente endotérmico suspendido en el PCAE hace eficazmente que el revestimiento sea el mejor revestimiento para trajes de lucha contra el fuego.

(v) La película de PCAE y las capas (44 o 44') sellantes usadas en los ejemplos anteriores del revestimiento térmico de la invención para prendas de lucha contra el fuego pueden hacerse incluso más resistentes a la llama mediante recubrimiento de superficie o suspendiendo en ellas productos químicos retardadores de la llama tales como ácido bórico, bromuro de pentafluorooctilo, bromuro de perfluorodecilo, polibromo difenil éter (PBDE), tetrabrombisfenol-A (TBBPA) u otros recubrimientos químicos retardadores de la llama bien conocidos por los expertos en la técnica.

(vi) La figura 10 y la figura 11 muestran una vista en perspectiva y una sección transversal sencilla respectivamente de otra variación del revestimiento térmico de la invención. Este revestimiento (60) térmico comprende una primera capa de aislamiento (62) muy delgada adyacente a una primera capa (64) sellante que puede estar o no metalizada; la primera capa sellante, a su vez, está unida a la capa (66) de PCAE en la que el PCAE se distribuye en áreas (66c) diferenciadas, definidas, que dejan trayectorias (66d) estrechas que discurren entre las áreas (66c) definidas, que están sustancialmente libres del PCAE; la capa (66) de PCAE (66) a su vez está unida a una segunda capa (68) sellante que puede estar o no metalizada en al menos un lado y capa (68) sellante que es entonces adyacente a una segunda capa muy fina de aislamiento o paño (70) . Las cinco capas pueden sostenerse entre si por medio de una serie de o una puntada (72) de acolchado continua, que se coloca preferentemente justo sobre las trayectorias (66d) estrechas definidas que discurren entre las áreas (66c) de PCAE definidas.

Esta primera capa (62) de aislamiento ayuda a impedir el contacto directo entre la piel del usuario y la capa (64) sellante potencialmente caliente. También ayuda a eliminar por absorción la humedad de la piel del usuario, haciéndola de ese modo más cómoda de llevar. Esto puede ser importante debido a que las capas (64) sellantes hechas de metal o polímero metalizado no dejarán pasar una humedad significativa (a menos que estén perforadas), tal como es evidente a partir de sus constantes de transmisión de vapor de agua. Finalmente, la capa (62) de aislamiento proporciona además un gradiente de temperatura entre el usuario y la capa (66) de PCAE absorbente de calor y junto con el resto de los materiales, ayuda a aumentar la resistencia al rasgado o rotura del revestimiento térmico.

Las capas (62 y 70) de aislamiento están hechas preferentemente de LASTAN, KEVLAR, NOMEX, poliimidas, guatas o material textil de carbono, fibras de alta densidad de TIVAR y SPECTRA o otros materiales bien conocidos por los expertos en la técnica.

El proceso de acolchado, que se conoce bien en la técnica, se realiza habitualmente mediante máquina de coser que pincha y empuja rápidamente un hilo de acolchado resistente a la llama a través del revestimiento de múltiples capas sujetando de ese modo las capas descritas.

Tal como se explicó resumidamente en la presente memoria descriptiva anteriormente, los revestimientos térmicos pueden ser desechables, es decir, forman un componente separable de la prenda protectora térmica y su producto endotérmico se consume durante el uso en condiciones de mucho calor. Por consiguiente, los revestimientos térmicos desechables pueden ser o bien externos, es decir, cubretodos o bien pueden estar montados internamente en el trajo y el plástico o polímero portador puede ser un material plástico tal como se describió anteriormente, algodón, celulosa, papel o virutas de madera.

Las pruebas iniciales de un prototipo de revestimiento de control térmico formado según lo anterior mostraron claramente la superioridad de un revestimiento que tenia el PCAE en su interior, en comparación con un revestimiento térmico que no lo tenia. Específicamente, el prototipo de revestimiento térmico de PCAE comprendía: una primera capa de una guata de KOMBAT 750 y ARALITE seguido por una barrera frente a la humedad, que a su vez iba seguida por una tercera capa de PCAE, que a su vez iba seguida por una capa con aluminio.

El prototipo de revestimiento térmico de PCAE se comparó con material de control térmico que comprendía una primera capa de guata de KOMBAT 750 y ARALITE, seguido por una barrera frente a la humedad, que a su vez iba seguida por una capa con aluminio. Ambos materiales de control térmico se sometieron a prueba en condiciones de alto calor extremo. Específicamente, ambos se pusieron en contacto con un calentador de 1000 vatios, a 400 grados. Se encontró que el material de control térmico sin PCAE alcanzó 175 grados Fahrenheit en 2,5 minutos, mientras que el material de control térmico de PCAE alcanzó 101 grados Fahrenheit en 8 minutos.

Cuando se modificó el material de control térmico para formar un revestimiento prototipo que podía llevarse puesto muy fino que contenía una película de PCAE de 1,0 mm de grosor en una prenda para bomberos, se sometió a pruebas de UL. Tales pruebas indicaron que el material de control térmico de la invención tenía unas prestaciones de protección térmica (PPT) de 53 en un aislamiento de 0,66, el grosor de la guata de ARALITE. Específicamente, el informe de U.L. mencionó lo siguiente:

: PPT

: Envuelta externa - SM Kombat 750

: Barrera frente a la humedad - Gore Crosstech Pajama Check

: Barrera térmica - Hayes Lastan 50 sin soporte.

: Según se recibió - PPT = 51,6

: Tras el lavado - PPT = 53,1

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Con el fin de formar el revestimiento, se integró un revestimiento endotérmico, es decir, un revestimiento de PCAE para el control de la temperatura, en un traje contra el fuego que comprendía una capa externa de KOMBAT 750, una barrera frente al vapor y un revestimiento aislante de la mitad del grosor del aislamiento de poliamida ARALITE. El revestimiento endotérmico era una película fina de 1,2 mm con una alta conductividad térmica superficial o plana en 2D, una baja conductividad térmica en la dirección ortogonal al plano de la superficie y una capacidad de calor reciclable relativamente alta. Estos factores son variables permitiendo una especificación de diseño con respecto a la necesidad. También pueden especificarse capacidades de calor muy altas del orden de 400 cal/gm en un material exterior desechable de bajo coste para revestir o recubrir la superficie exterior de KOMBAT 750 como una prenda de PCEA externa o cubretodo en situaciones en las que el usuario puede estar expuesto a condiciones de retorno de llama y/o arco eléctrico.

También es posible fabricar una película de PCAE térmicamente protectora con un peso de aislamiento de 0,75 onzas/yarda cuadrada de cada lado y un grosor de película de 0,6 mm para proporcionar un revestimiento con un peso inferior al de ARALITE y un grosor 0,5 el de ARALITE. Para aumentar el valor de PPT por encima de 60, sólo se necesita añadir otros 0,03 gramos de producto endotérmico por pulgada cuadrada. Para mejorar la transpirabilidad, puede manipularse el número y el tamaño de los parches endotérmicos y cambiar el número de orificios por unidad de área superficial. La manipulación del tamaño de los parches también puede mejorar los resultados de pruebas de llama al tiempo que no afectan significativamente a las PPT.

Las figuras 12-15 son diagramas, que muestran resultados de pruebas térmicas de productos endotérmicos a concentraciones de 0,01 y 0,02 g/pulgada cuadrada usadas con diversos aislamientos y KOMBAT 750. Los aislamientos incluyen ARALITE, CROSSTECH, LASTAN 50 y LASTAN 70.

La figura 14 es una gráfico de barras que muestra el grosor de combinaciones especificadas de aislamiento y revestimiento endotérmico, con respecto a revestimientos de trajes contra el fuego convencionales de KOMBAT 750 y guata de aralite.

Por supuesto, el revestimiento térmico de la presente invención se ha ilustrado con relación a prendas para bomberos ya que esta es la aplicación más obvia. Sin embargo, resulta claramente evidente que la tecnología del revestimiento descrita anteriormente puede usarse en cualquier situación en la que se necesite un material termoprotector de este tipo; incluyendo en situaciones en las que es necesario proporcionar protección contra agentes químicos y materiales peligrosos.

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Referencias citadas en la memoria

Esta lista de referencias citadas por el solicitante se dirige únicamente a ayudar al lector y no forma parte del documento de patente europea. Incluso si se ha procurado el mayor cuidado en su concepción, no se pueden excluir errores u omisiones y el OEB declina toda responsabilidad a este respecto.

Documentos de patente mencionados en la memoria.

\bullet US 5136723 A [0011]: \bullet WO 94002257 A [0015]

\bullet US 5697101 A [0011]

Claims

1. Revestimiento térmicamente protector, para su uso con prendas térmicamente protectoras que comprende un polímero (52a) y un agente (52b) endotérmico distribuido, dispersado y suspendido dentro de dicho polímero (52a), pudiendo absorber dicho agente (52b) endotérmico cantidades de calor para aumentar y potenciar las prestaciones de protección térmica de dichas prendas, caracterizado porque el agente (52b) endotérmico es un producto endotérmico consumible, que absorbe cantidades de calor equivalentes a su calor latente de descomposición y se selecciona del grupo que consiste en hidróxido de aluminio, hidróxido de calcio, hidróxido de potasio, hidróxido de litio, ácido bórico, dodecaborano, paraldehído, paraformaldehído, trioxano, formiato de litio, acetato de litio, carbonato de litio, carbonato de calcio, carbonato de silicio, carbonato de magnesio, bicarbonato de sodio, sales de ácido acético, sales de ácido fórmico y sales de ácido bórico.

2. Revestimiento térmicamente protector, según la reivindicación 1, caracterizado porque la forma de dicho agente (52b) endotérmico distribuido, dispersado y suspendido dentro de dicho polímero (52a) se selecciona del grupo de formas que consiste en una película, una película compuesta, una tela hilada, una tela tejida, una tela tricotada, una tela hecha mediante medios no tejidos, un material compuesto de fibras/aislante y cualquier combinación de los mismos.

3. Revestimiento térmicamente protector, según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque comprende además al menos una capa (53) sellante.

4. Revestimiento térmicamente protector, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende además al menos una capa (53') térmicamente conductora.

5. Revestimiento térmicamente protector, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el polímero (52a) se elige del grupo de polímeros que consiste en polímeros naturales y sintéticos o una mezcla de los mismos.

6. Revestimiento térmicamente protector, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el polímero (52a) se elige del grupo de polímeros que consiste en látex, fluoropolímeros, TEFLON®, politetrafluoroetileno, polifluoroacetato, fluoroetilpropileno, fluoroelastómeros para altas temperaturas, VITON®, polímeros sumamente termorresistentes, plásticos sumamente termorresistentes, elastómeros, SILICONE®, polidimetilsiloxano, siloxanos a base de polimetilfenilsiloxano, poliimidas, KAPTON®, POLYESTERS®, MYLAR®, polímeros de alta densidad, TIVAR®, SPECTRA®, poliamidas, poliarilatos, polieterimidas, policetonas, poli(óxidos de fenileno), poli(sulfuros de fenileno), polifenilsulfonas, polisulfonas, acetales, naílones, ABS, polieteretercetonas, compuestos fenólicos, poliestirenos, policarbonatos, polietilenos, polipropilenos, compuestos acrílicos, poliuretanos, polivinilos, poli(cloruros de vinilo) y celulosa, KAPTON®, MYLAR®, y cualquier combinación de los mismos.

7. Revestimiento térmicamente protector, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además un compuesto ignífugo.

8. Prenda (10) térmicamente protectora, que comprende un revestimiento (50) térmicamente protector según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

9. Prenda (10) térmicamente protectora, según la reivindicación 8, en la que el revestimiento (50) térmicamente protector está montado sobre la superficie externa de dicha prenda.

10. Prenda (10) térmicamente protectora, según la reivindicación 8, en la que el revestimiento (50) térmicamente protector se lleva como un cubretodo, sobre dicha prenda.

11. Prenda (10) térmicamente protectora, según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, que comprende:

: una envuelta externa hecha de un material resistente a la abrasión, resistente a la llama y al calor adecuado para su uso en una prenda para bomberos; con el revestimiento (50) térmicamente protector colocado de manera próxima a dicha envuelta externa, mediante lo cual las prestaciones de protección térmica de dicha prenda se aumentan y potencian.