MXPA05002642A - Tela para prendas de vestir protectoras. - Google Patents

Abstract

La presente invencion es concerniente con una tela (1) resistente al calor, flama y al arco electrico para uso como una sola capa o capa externa de prendas de vestir protectoras. La tela (1) de la invencion comprende por lo menos dos capas individuales separadas que son montadas conjuntamente en posiciones predefinidas para integrar cavidades (4). La tela (1) de la invencion es fabricada de materiales escogidos independientemente del grupo que consiste de fibras y filamentos de aramida, fibras y filamentos de polibencimidazol, fibras y filamentos de poliamidimida, fibras y filamentos de poli(parafenilen benzobisoxazol), fibras y filamentos de fenol formaldehido, fibras y filamentos de melamina, fibras y filamentos naturales, fibras y filamentos sinteticos, fibras y filamentos artificiales, fibras y filamentos de vidrio, fibras y filamentos de carbono, fibras y filamentos de metal y combinaciones de los mismos. Debido a su estructura peculiar, la tela (1) de acuerdo con al presente invencion puede tener un peso especifico que es considerablemente mas bajo que aquel de las telas conocidas que tienen propiedades mecanicas y termicas comprables.

Description

TELA PARA PRENDAS DE VESTIR PROTECTORAS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención es concerniente con una tela resistente al calor, flama y al arco eléctrico para uso como una sola o capa externa de prendas de -vestir protectoras. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Una prenda de vestir que protege contra el calor, flama y arco eléctrico es usualmente muy pesada debido a la masa y espesor de la prenda de vestir misma son los factores principales que confieren normalmente protección. El usuario de tal prenda de vestir, por ejemplo el bombero, está limitado por consiguiente en sus movimientos, y sufre tensión térmica, de tal manera que el confort global del usuario disminuye fuertemente. En los pasados 20 años, se han realizado intentos continuamente por desarrollar nuevos materiales con el fin de mejorar el confort de uso de tales prendas de vestir protectoras. Por ejemplo, se han desarrollado materiales aislantes más ligeros pero más voluminosos para este propósito. Estos materiales confieren más ligereza a la prenda de vestir protectora final pero podrían afectar las actividades respiratorias del usuario debido a sus dimensiones molestas. Además, la libertad de movimiento no es necesariamente mejorada al utilizar estos materiales .

Ref.: 161964 Las prendas de vestir que protegen contra el calor, flama y arco eléctrico son fabricadas usualmente de una o más capas. La elección de los diferentes materiales y del número de capas que constituyen la prenda de vestir protectora final depende de la aplicación específica de la prenda de vestir misma . Cuando se diseña una nueva prenda de vestir protectora, se debe tener cuidado de que se satisfagan todos los criterios de las normas nacionales e internacionales relevantes. Como ejemplo, las prendas de vestir resistentes al calor y la flama deben ser manufacturadas de acuerdo con EN-340, EN-531, EN-469, también como NFPA 1971-2000, NFPA 2112:2001 y NFPA 70E:2000. Por ejemplo, una prenda de vestir protectora más ligera podría ser manufacturada al utilizar simplemente materiales más ligeros. Sin embargo, esto está asociado usualmente con una disminución de las propiedades mecánicas y térmicas de la prenda de vestir protectora. La patente norteamericana 5,701,606 describe una prenda de vestir de bombero que tiene una cubierta externa y un forro interno que funciona como una barrera térmica combinada y barrera contra la humedad fabricada de un material de espuma de celda cerrada pirorretardante . El forro de espuma de celda cerrada es resistente a la humedad y proporciona aislamiento térmico. La prenda de vestir revelada en este documento de la técnica previa proporciona buena resistencia a la flama pero su peso es elevado puesto que consiste de varias capas de tela que tienen cada una un espesor considerable. La patente norteamericana 4,897,886 revela una prenda de vestir de bombero que tiene una capa externa, una capa intermedia y una capa interna. Elementos separadores son posicionados entre dos de las capas de la prenda de vestir estableciendo así y manteniendo un espacio de aire intermedio. La invención revelada en este documento de la técnica previa tiene como objetivo mejorar la resistencia térmica de una prenda de vestir pero no es concerniente con su peso y todos los problemas relacionados con el mismo que han sido mencionados anteriormente. La patente norteamericana 4,814,222 revela fibras de aramida que son tratadas con un agente de hinchamiento para mejorar la resistencia a la flama. Tales fibras de aramida son usadas para la manufactura de prendas de vestir, debido al peso específico elevado de las prendas mismas, son pesadas y rígidas y por consiguiente no proporcionan un confort de uso apropiado. El documento WO 03/039280, que podría ser una prioridad en Europa de acuerdo con los artículos 54(3) y 54(4) de EPC, revela un material en multicapas que puede ser usado como un forro interno (barrera térmica) en ropa protectora, particularmente para bomberos. El documento WO 03/0392280 no dice absolutamente nada acerca del uso de tales materiales de multicapas como capa externa o una sola capa de ropa protectora. Por consiguiente, el problema en la raíz de la presente invención es proporcionar una tela resistente al calor, flama y arco eléctrico, la cual, si es usada como una sola capa o una capa externa de prenda de vestir protectora, permite el confort de uso incrementado y mejorar la disipación de vapor y calor producidos por el usuario. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Ahora, se ha encontrado sorprendentemente que los problemas mencionados anteriormente pueden ser separados por una tela resistente al calor, flama y arco eléctrico para uso como una sola capa o capa externa de prendas de vestir protectoras, que comprende por lo menos dos pliegues individuales separados, cada uno tiene un sistema de urdimbre y trama, los por lo menos dos pliegues individuales separados son montados con untamente en posiciones predefinidas para integrar cavidades, los sistemas de urdimbre y trama de los por lo menos dos pliegues individuales separados están basados en materias escogidos independientemente del grupo que consiste de fibras y filamentos de aramida, fibras y filamentos de polibencimidazol , fibras y filamentos de poliamidimida , fibras y filamentos de poli (parafenilen benzobisoxazol ) fibras y laminas de fenol - formaldehído , fibras y filamentos de melamina, fibras y filamentos naturales, fibras y filamentos sintéticos, fibras y filamentos artificiales, fibras y filamentos de vidrio, fibras y filamentos de carbono, fibras y filamentos de metal y combinaciones de los mismos. Debido a su estructura peculiar, la tela de acuerdo con la presente invención puede tener un peso específico que es considerablemente más bajo que aquel de las fibras conocidas que tienen propiedades mecánicas y térmicas comparables . Otro aspecto de la presente invención es una prenda de vestir para protección contra calor, flamas y arco eléctrico que comprende la tela anterior como una sola capa o capa externa. La prenda de vestir de acuerdo con la presente invención mejora fuertemente el confort del usuario tanto en situaciones normales como en situaciones críticas. Es más ligera y más delgada que las prendas de vestir convencionales que tienen propiedades mecánicas y térmicas similares y permite una disipación y calor y vapor más alta de la superficie del usuario al medio ambiente. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 es una vista superior de una modalidad preferida de acuerdo con la presente invención. La figura 2 es una vista superior de otra modalidad preferida de acuerdo con la presente invención.

La figura 3a es una vista en sección transversal de la tela de la figura 1 antes de sufrir exposición térmica. Esta vista en sección transversal es tomada a lo largo de la línea B-B de la figura 1. La figura 3b es una vista en sección transversal de la tela de la figura 1 después de sufrir exposición térmica (Ti > T0) . Esta vista en sección transversal es tomada a lo largo de la línea B-B de la figura 1. La figura 4a es una vista en sección transversal de la tela de la figura antes de sufrir exposición térmica. Esta vista en sección transversal es tomada a lo largo de la línea B-B de la figura 2. La figura 4b es una vista en sección transversal de la tela de la figura 2 después de sufrir exposición térmica (?? > T0) por un período de hasta 3 segundos. Esta vista en sección transversal es tomada a lo largo de la línea B-B de la figura 2. La figura 4c es una vista en sección transversal de la tela de la figura 2 después de sufrir exposición térmica (T0 -Ti) por un período de más de 3 segundos. Esta vista en sección transversal es tomada a lo largo de la línea B-B de la figura 2. La figura 5 es una representación esquemática de la construcción de te] ido de las telas de los ejemplos 1, 2, 4, La figura 6 es una representación esquemática de la construcción de tejido de la tela del ejemplo 3. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Se hace referencia a las figuras 1 y 3. Bajo condiciones normales, esto es, cuando en ambos lados de la tela (1) la temperatura es igual a la temperatura ambiente T0, las capas (2,3) de la tela (1) están adyacentes entre sí, de tal manera que las cavidades (4) de la tela (1)) tienen una estructura sustancialmente plana. En el caso de exposición térmica, la capa (2) , de la tela (1) , que está expuesta a la temperatura elevada Ti (de hasta 300 °C o más) se encogerá, de tal manera que las cavidades de la tela se hincharan y formarán cámaras parcialmente rellenas de aire las cuales aislarán adicionalmente el usuario del medio ambiente. Un sistema de aislamiento de aire es activado por consiguiente automáticamente cuando es necesario durante situaciones críticas, mejorando así el desempeño térmico de la tela sin incrementar su peso específico. Fibras y filamentos de aramida apropiados para la manufactura de la tela de la presente invención pueden tener varias propiedades físicas y químicas de acuerdo con la aplicación específica de la tela misma. Normalmente, las fibras y filamentos de aramida pueden ser seleccionados del grupo que consiste de poli-m- fenilenisoftalamida (meta-aramida) , poli-p-fenilenteref ala-mida (para-aramida) y mezclas de las mismas. Fibras y filamentos de meta-aramida y para-aramida disponibles comercialmente están disponibles por ejemplo bajo las marcas comerciales NOMEX® y KEVLAR® , respectivamente, de E.I. duPont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware, Estados Unidos de América. Fibras y filamentos naturales que pueden ser usados de acuerdo con la presente invención son por ejemplo lana, algodón y seda. Fibras y filamentos artificiales pueden ser seleccionados de entre viscosa y quitosana, en tanto que las fibras y filamentos sintéticos pueden ser comúnmente de poliéster, poliamida y polipropileno. También se pueden usar combinaciones o compuestos de uno o más de tales fibras y filamentos, artificiales y sintéticos para la manufactura de la tela de la presente invención. La selección de los diferentes materiales depende de la aplicación específica de la tela de acuerdo con la presente invención. Comúnmente, cada capa individual (2,3) de la tela (1) de la presente invención incluirá grandes cantidades de fibras y filamentos de materiales que tienen buenas propiedades térmicas tales como aramida, polibencimidazol , pol iamidimida , poli (parafefenilen benzobisoxazol ) , fenol -formaldehído y melamina. Sin embargo, para ciertas aplicaciones específicas, es apropiado tener una o más capas fabricadas sustancialmente con materiales como los materiales naturales, artificiales y sintéticos mencionados anteriormente. Para protección contra el metal fundido, por ejemplo, la capa de tela la cual estará directamente en contacto con el metal caliente puede incluir ventajosamente altas cantidades (de hasta 100%) de lana y viscosa con el fin de crear una superficie deslizante que permite que las partículas de metal caliente se peguen sobre la misma. De acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, los sistemas de urdimbre y trama de las por lo menos dos capas individuales separadas están basadas independientemente entre sí en hilos de monofilamento, hilos de multifilamento , hilos hilados e hilos con alma de filamentos y envoltura de fibras cortas. "Hilo con alma de filamentos y envoltura de fibras cortas" significa en la presente invención un núcleo de monofilamento o multifilamentos cubierto con una cubierta de fibras. Ventajosamente, los sistemas de urdimbre y trama de las por lo menos dos capas individuales separadas (2,3) son independientemente entre sí, hilos individuales, hilos trenzados e hilos híbridos. "Hilos híbridos" significa en la presente invención hilos trenzados o hilos cubiertos fabricados de hilos de filamentos, hilos hilados, hilos con alma de filamentos y envoltura de fibras cortas y combinaciones de los mismos. En una modalidad preferida adicional de la presente invención, los sistemas de urdimbre y trama de las por lo menos dos capas individuales separadas (2,3), comprenden independientemente entre si, hilos individuales y trenzados que comprenden fibras de aramida, monofilamentos de aramida multifilamentos de aramida o fibras compuestas de aramida y polibencimidazol . Venta osamente, los sistemas de urdimbre de la tela de la presente invención comprenden independientemente entre si, hilos individuales e hilos trenzados que comprenden monofilamentos de aramida o multifilamentos de aramida y los sistemas de trama comprenden independientemente entre sí y en una secuencia alternada, hilos individuales o hilos trenzados de monofilamentos de aramida o hilos individuales o hilos trenzados de multifilamentos de aramida. Todavía más venta osamente, los sistemas de trama de la tela de la presente invención comprenden independientemente entre sí y en una secuencia alternada, por le menos dos hilos individuales o trenzados de multifilamentos de aramida diferentes . Para muchas aplicaciones, la tela de acuerdo con la presente invención consiste de dos capas individuales separadas, que pueden ser montadas conjuntamente, por ejemplo mediante costura, tejido de punto, costura o pegado.

La tela de la presente invención comprende comúnmente fibras de aramida escogidas del grupo que consiste de poli-m-fenileniso-ftalamida, poli-p-fenilentereftalamida y mezclas de las mismas. Con el fin de incrementar adicionalmente las propiedades mecánicas de la tela de acuerdo con la presente invención y si la aplicación específica lo requiere, la capa que estará de frente al usuario (la capa interna en la prenda de vestir) será fabricada totalmente de poli-p-fenilentereftalamida . De acuerdo con la aplicación específica, como se explicará a continuación, las dos capas pueden ser fabricadas del mismo material o alternativamente, cada capa puede ser fabricada de un material que tiene un encogimiento térmico dimensional diferente. "Encogimiento térmico dimensional" significa la contracción a lo ancho y longitudinal de un hilo o tela de fibra en la exposición a una fuente de calor. Para aplicaciones en donde el tiempo de exposición a una fuente de calor es de hasta aproximadamente 3 segundos, como en el caso de un arco eléctrico, las dos capas de la tela pueden ser fabricadas del mismo material. En estas situaciones, el lado de la tela expuesto a la temperatura elevada ?? (figura 3b) se encogerá relativamente más rápido, de tal manera que se formaran rápidamente cavidades rellenas de aire. Debido a la exposición corta, la temperatura T0 no tendrá el tiempo para incrementarse a Ti, de tal manera que poco encogimiento o ningún encogimiento será observado en el lado de la tela de frente al usuario. Por consiguiente, las cavidades aislantes mantendrán su volumen durante todo el período de exposición. Con el fin de incrementar adicionalmente el efecto aislante de la tela por exposiciones de hasta 3 segundos, cada capa individual separada (2,3) puede ser fabricada de un material que tiene un encogimiento térmico dimensional diferente, la capa de la tela que está expuesta a la fuente de calor que tiene el encogimiento térmico dimensional más alto. De esta manera, la diferencia en encogimiento entre las dos capas de tela será mayor durante la exposición térmica, de tal manera que se formarán cavidades de aire todavía más voluminosos . Las figuras 2 y 4 ilustran una modalidad preferida para aplicaciones en donde el tiempo de exposición a una fuente de calor es de más de 3 segundos. En tales situaciones, por e]emplo, en el caso de un incendio, la tela de la presente invención es fabricada preferiblemente de dos capas individuales separadas (2,3), cada una fabricada de un material que tiene encogimiento térmico dimensional diferentes, las dos capas individuales separadas son tejidas con untamente de tal manera que se cruzan entre sí en las posiciones predefinidas, de tal manera que el mismo lado (figuras 2 y 4a, SI ó S2) de dos cavidades adyacentes se hace alternativamente de las dos capas individuales separadas diferentes (2,3) de acuerdo a un diseño de tablero de ajedrez. En la primera fase de la exposición térmica (hasta aproximadamente 3 segundos, T0 < Ti, figura 4b) , el lado (SI) de la tela expuesto a la fuente de calor se encogerá relativamente más rápido de tal manera que se formarán cavidades rellenas de aire rápidamente. Debido a la diferencia en el encogimiento térmico dimensional de las capas (2,3) y debido al diseño de tablero de ajedrez de la tela, las cavidades rellenas de aire adyacentes tendrán alternativamente do volúmenes diferentes VI, V2 , (V1>V2 figura 4b) . En la segunda fase de la exposición de 3 segundos hasta 8 segundos o más, T0 = Ti, Figura 4c), el lado (S2) también se comenzará a encoger. Debido al diseño de tablero de ajedrez de la tela y a la diferencia en el encogimiento térmico dimensional de las dos capas (2,3) , las cavidades rellenas de aire que tienen un volumen V3 (V3<V1,V2) será formado sobre ambos lados de la tela de acuerdo con la configuración desplazada ilustrada en la figura 4c. Tale estructura rellena de aire será mantenida durante el resto del tiempo, de tal manera que un sistema aislante de aire estará disponible durante toda la exposición térmica. Ventajosamente, las dos capas individuales separadas de la tela de acuerdo con la presente invención son montadas conjuntamente en posiciones predefinidas, para integrar cavidades adyacentes cerradas que son preferiblemente de forma cuadrada. Si se compara con por ejemplo una estructura de cavidades tubular, una estructura de cavidades cuadrada proporciona resistencia superior y resistencia al desgarramiento superior tanto en la dirección de urdimbre como en la dirección de trama y también proporciona una resistencia a la abrasión superior. Además, tal estructura proporciona más efecto aislante debido a que las cavidades relativamente pequeñas que pueden responder a las introducciones de calor locales de una manera más eficiente. Una estructura de cavidades cuadrada confiere flexibilidad óptima a la tela de la invención y proporciona estética visual superior. Tal estructura de tela es también más fácil de ser formada en una prenda de vestir puesto que la funcionalidad de las cavidades cuadradas no es afectada por su orientación en la prenda de vestir misma. El tamaño óptimo de las cavidades depende de la aplicación específica y de los materiales usados. Generalmente hablando, mientras más grande es el tamaño de las cavidades, más grande es el volumen de las cavidades rellenas de aire que son integradas durante la exposición térmica y por consiguiente mejor el efecto de aislamiento. Sin embargo, esto es cierto hasta un cierto límite en donde el encogimiento de los materiales ya no conduce a la acumulación de espacios de aislamiento rellenos de aire y la tela permanece plana a pesar de la exposición térmica. Por esta razón, cada tamaño de las cavidades es comúnmente de entre 5 y 50 mm y preferiblemente entre 8 y 32 mm. El peso específico de la tela de acuerdo con la presente invención es preferiblemente de entre 100 g/m2 y 900 g/m2 y todavía más preferiblemente entre 170 y 320 g/m2. De acuerdo con todavía otra modalidad de la presente invención, la tela (1) incluye hilos de rellenos que están posicionados entre por lo menos dos capas individuales separadas (2,3) de la tela. Los hilos de relleno pueden ser de materiales que tienen buenas propiedades térmicas como aquellas mencionadas anteriormente y tienen como objetivo incrementar el espesor de la tela (1) creando así un volumen de aislamiento adicional durante condiciones críticas, tales como calor y flamas. Un segundo aspecto de la presente invención es una prenda de vestir para protección contra calor, flamas y arco eléctrico que comprende una estructura fabricada de por lo menos una capa de la tela descrita anteriormente. De acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, la prenda de vestir comprende una estructura que comprende una capa interna, opcionalmente una capa intermedia fabricada de un material a prueba de agua respirable y una capa externa fabricada de la tela descrita anteriormente de la invención.

De acuerdo con otra modalidad preferida, la tela de la presente invención usada para la manufactura de la prenda de vestir protectora es fabricada de dos capas individuales separadas (2,3) , la primera es posicionada internamente y la última externamente en la estructura de la prenda de vestir, el encogimiento térmico dimensional de la capa individual separada posicionada internamente es el mismo (por ejemplo, el mismo material para ambas capas) o más bajo que aquella de la capa individual separada posicionada externamente. Esta modalidad es particularmente apropiada para aplicación en donde el usuario de la prenda de vestir está expuesto a una fuente de calor por períodos de tiempo de hasta 3 segundos, como por ejemplo en el caso de un arco eléctrico . Para exposiciones a una fuente de calor de más de 3 segundos, una tela que tiene un diseño de tablero de ajedreza, como se muestra en la figura 2, puede ser más apropiado por las razones mencionadas anteriormente . Preferiblemente, la tela es fabricada de dos capas individuales separadas que comprenden poli-p-fenilenteref talamida , la capa posicionada internamente que comprende por lo menos la misma cantidad de po 1 i - - f eni 1 ent e re f t a 1 amida como la capa posicionada externamente. Para algunas aplicaciones, con el fin de conferir a la prenda de vestir propiedades mecánicas elevadas, la capa posicionada internamente es fabricada totalmente de poli-p-f enilenteref talamida . La capa interna, que está de frente al cuerpo del usuario, puede ser un forro aislante fabricado por ejemplo de una tela de dos, tres o más capas. El propósito de tal forro es tener una capa aislante adicional que protege adi c i ona 1 ment e al usuario del calor . La capa interna puede ser fabricada de una tela tejida, tricotada o no tejida. Preferiblemente, la capa interna es fabricada de una tela que comprende materiales pirorretardantes que no se funden, tales como vellón (tejido con pelo largo) o una tela tejida de me t a -arami da . La prenda de vestir de acuerdo con la presente invención puede ser manufactura de cualquier manera posible. Puede incluir una capa interna adicional fabricada por ejemplo de algodón u otros materiales que mejoran además el confort de uso. La capa más interna está de frente directamente a la piel del usuario o la ropa interior del usuario.

La prenda de vestir de acuerdo con la presente invención puede ser de cualquier clase en las que se incluyen pero no limitados a, sacos, abrigos, trusas, guantes, overoles y envolturas. EJEMPLOS La invención será descrita adicionalmente en los siguientes ejemplos. Ejemplo 1 Una combinación de fibras, disponibles comercialmente de E.I. duPont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware, Estados Unidos de América, bajo el nombre comercial Nomex® N307, que tiene una longitud de corte de 5 era y que consiste de: 93% en peso de poli -metafenilen isoftalamida pigmentada (meta-aramida) , fibras cortadas de 1.4 dtex; 5% en peso de fibras de poli -parafeniltereftalamida (para-aramida) ; y 2% en peso de fibras anti -estáticas de envolvente de poliamida de núcleo de carbono fue hilado en anillo en dos tipos hilos cortados individuales (Yl e Y2) utilizando un equipo de procesamiento de fibras cortadas de algodón convencional . Yl tenía una densidad lineal de Nm 60/1 ó 167 dtex y una torsión de 850 vueltas por metro (TPM, por sus siglas en inglés) en la dirección Z y fue tratado subsecuentemente con vapor para estabilizar su tendencia al encogimiento. Yl fue utilizado como hilo de trama. Y2 tenía una densidad lineal de Nm 70/1 ó 143 dtex y una torsión de 920 TPM en la dirección Z. Y2 fue tratado subsecuentemente con vapor para estabilizar su tendencia al encogimiento. Luego dos hilos Y2 fueron plegados y trenzados conjuntamente. El hilo plegado y trenzado resultante (TY2) tenía una densidad lineal de Nm 70/2 ó 286 dtex y una torsión de 650 TPM en la dirección S. TY2 fue utilizado como hilo de urdimbre . Los hilos Yl y TY2 fueron tejidos en una tela tejida de dos capas que tiene cavidades cerradas con tamaño de 8 mm. La tela fue tejida de acuerdo con la construcción ilustrada en la figura 5. La tela tejida tenía 42 extremos/cm (urdimbre) (21 extremos/cm para cada capa), 48 trama/cm (trama) (24 extremos/cm para cada capa) y un peso específico de 200 g/m2. Se llevaron a cabo las siguientes pruebas físicas en la tela así obtenida. Determinación de la tela al rompimiento y alargamiento de acuerdo con ISO 5081; Determinación de la resistencia al desgarramiento de acuerdo con ISO 4674; Determinación del cambio dimensional después de lavado y secado de acuerdo con ISO 5077; Pruebas de calentamiento por radiación y convección combinado de acuerdo con el método TPP (NFPA 1971:2000, sección 6-10, ISO 17492) como una sola capa con un flujo térmico calibrado a 2.0 cal/cm2/s, la clasificación de PP es la energía (cal/cm2) medida para simular una quemadura de segundo grado sobre la piel de un individuo; Pruebas de arco eléctrico de acuerdo con ASTM F 1959/F 1959M-99. La tela fue probada tanto como una sola capa (tela en la Tabla I) y como una cubierta externa de una estructura en multicapas (prenda de vestir en la Tabla I) que comprende además 1) una capa intermedia de un laminado de membrana de PTFE sobre una tela no tejida fabricada de 85% en peso de Nomex® y 15% en peso de Kevlar® y que tiene un peso específico de 135 g/cm2 (disponible comercialmente bajo el nombre comercial GORE-TEX® Fireblocker N de la compañía W. L . Gore y Asociados, Dela are, Estados Unidos de Norte América), y 2) una capa interna de una barrera térmica de meta-aramida que tiene un peso específico de 140 g/cm2 acolchada sobre una tela Nomex® N 307 de 100% en peso que tiene un peso específico de 110 g/m2. Los resultados son dados en la Tabla I . Las cavidades de tela se hinchan bien en tanto que sufren la prueba de calor de radiación y convección combinado y la prueba de arco eléctrico.

Tabla 1 La Tabla 1 muestra un excelente desempeño de la tela, en particular con respecto al factor de falla de tela (FFF), que es definido como sigue: FFF = TPP (cal/cm2) /peso especifico de tela (g/m2). La tela probada como una sola capa tenia un valor de FFF de 7.3 x 10 cal/g en tanto que una tela similar del mismo peso especifico y los mismos materiales, pero tejida de acuerdo con una construcción de sarga estándar, tenia un valor de FFF de menos de 6.6 x 102 cal/g. Este valor es considerado por las personas experimentadas en la técnica una clase de barrera técnica la cual las telas de una sola capa convencionales disponibles en el mercado y que tienen pesos similares y fabricados de materiales similares nunca han pasado . La tela probada como capa externa de una estructura en multicapas tenía un valor de FFF de 7.1 x 102 cal/g, en tanto que las estructuras de multicapas convencionales comparables tenían valores de FFF que fluctúan entre 5.2 x 102 y 6.7 x 102 cal/g. La prueba de arco eléctrico de acuerdo con ASTM F1959 generó un valor de ATPV de aproximadamente 9.5 cal/cm2 y una energía estimada al rompimiento abierto (EBT) medido sobre una playera de aproximadamente 12 cal/cm2. Telas similares del mismo peso y los mismos materiales pero tejidas de acuerdo con una construcción de sarga 2/1 estándar tienen un valor de ATPV significativamente más bajo, que fluctúa entre 4.2 cal/cm2 y 5.2 cal/cm2 y EBT similar medido en una playera que fluctúa entre 10 cal/cm2 y 15 cal/cm2. Para obtener un valor de ATPV de 9.5 cal/cm2, el peso específico de una tela tejida de acuerdo con una construcción de sarga 2/1 estándar debe ser de por lo menos 365 g/m2. Esta prueba confirma que la tela de la invención confiere buena protección contra el arco eléctrico a pesar de su peso específico relativamente bajo.

Ejemplo 2 Telas tejidas de dos capas con cavidades cuadradas de diferentes tamaños fueron preparadas de acuerdo con el ej emplo 1. Para la primera capa, se usó Yl como trama y TY2 como urdimbre . Para la segunda capa, la trama y urdimbre fueron preparadas como sigue: Una combinación de fibras, disponibles comercialmente de E.I. duPont de Nemours and Company, ilmington, Delaware, Estados Unidos de América, bajo el nombre comercial Nomex® N305 que tiene una longitud de corte de 5 cm y que consiste de: 75% de fibras de poli-metafenilen isoftalamida pigmentadas (meta-aramida) 1.7 dtex; 23% de fibras de poli-parafenilen tereftalamida (para-aramida) y 2% de fibras anti-estáticas de envolvente de poliamida de núcleo de carbono fueron hiladas en anillo en dos tipos de hilos cortados individuales (Y3 e Y4 ) utilizando un equipo de procesamiento de fibras cortadas de algodón convencional . Y3 tenía una densidad lineal de Nm 60/1 ó 167 dtex y una torsión de 930 TPM en la dirección Z fue tratado subsecuentemente con vapor para estabilizar su tendencia al encogimiento. Y3 fue utilizado como hilo de trama. Y4 tenía una densidad lineal de Nm 70/1 ó 143 dtex y una torsión de 1005 TMP en la dirección Z, y fue tratado subsecuentemente con vapor para estabilizar su tendencia al encogimiento . Luego dos hilos Y4 fueron plegados y trenzados conjuntamente. El hilo plegado resultante (TY4) tenía una densidad lineal de Nm 70/2 ó 286 dtex y una torsión de 700 TPM en la dirección S. Se usó TY4 como hilo de urdimbre. Tres telas tejidas que tienen cavidades cuadradas cerradas de 8 x 8 , 16 x 16 y 32 x 32 mm, respectivamente, fueron preparadas. Las tres telas tenían 42 extremos/cm (urdimbre) (21 extremos/cm para cada capa) , 48 trama/cm (trama) (24 extremos/cm para cada capa) y un peso específico de 200 g/m2. Las mismas pruebas físicas como el ejemplo 1 se llevaron a cabo en las tres telas con la excepción de las pruebas de arco eléctrico de acuerdo con ASTM F1959. Las telas fueron probadas tanto como una sola capa (tela en la Tabla 2) y como la capa externa en la estructura en multicapas como en el Ejemplo 1 (prenda de vestir en la Tabla 2) . Los resultados son dados en la Tabla 2. Las cavidades de la tela se hincharon en tanto que sufren las pruebas de calor per radiación y convección combinado.

Tabla 2 La Tabla 2 muestra un excelente desempeño de la tela, en particular con respecto a los valores de FFF que fueron de entre 6.7 x 102 y 7.2 x 102 cal/g. Una tela similar del mismo peso especifico y los mismos materiales pero tejida de acuerdo con una construcción de sarga 2/1 estándar tenia un valor de FFF de 6.6 x 102 cal/g. Las telas probadas como cubierta externa de una estructura en multicapas tenia un valor 7.0 x 102 7.3 x 102 cal/g, en tanto que estructuras en multicapas convencionales comparables tenían valores de FFF que fluctúan de entre 5.2 x 102 y 6.7 x 102 cal/g. La Tabla 2 muestra también que mientras más grande es el tamaño de la cavidad, mejor el es desempeño de la tela con respecto a la prueba de TPP . Ej emplo 3 Telas te j idas de dos capas con cavidades cuadradas de diferentes tamaños fueron preparadas utilizando los mismos materiales como en el Ejemplo 2. Las dos capas fueron tejidas conjuntamente al alternarlas para obtener un patrón de ajedrez, como se muestra en la figura 2, en donde el mismo lado de dos cavidades adyacentes es fabricado alternativamente de las dos capas individuales separadas diferentes. La tela fue tejida de acuerdo con la construcción ilustrada en la Figura 6. Tres telas tejidas que tienen cavidades cuadradas cerradas de 8x8, 16x16 y 32x32 mm, respectivamente, fueron preparadas. Las tres telas tenían 42 extremos/cm (urdimbre) (21 extremos/cm para cada capa) , 48 trama/cm (trama) (24 extremos/cm para cada capa) y un peso específico de 200 g/m2. Se llevaron a cabo las mismas pruebas físicas como en el Ejemplo 1 en las tres telas con excepción de las pruebas de arco eléctrico de acuerdo con ASTM F1959.

Las telas fueron probadas tanto como una sola capa (Tela e la Tabla 3} y como la cubierta externa de la estructura en multicapas como en el Ejemplo 1 (Prenda de vestir en la Tabla 3) . Los resultados son dados en la Tabla 3. Las cavidades de la tela se hincharon en tanto que sufren las pruebas de calor radiante y por convección combinado. Tabla 3 La Tabla 3 muestra un excelente desempeño de la tela. El diseño de tablero de ajedrez confiere en general a las telas propiedades térmicas y mecánicas mejoradas en el caso de exposición más prolongada a calor y flamas . En analogía con el Ejemplo 2, la Tabla 3 muestra que entre más grande es el tamaño de las cavidades, mejor es el desempeño de la tela con respecto a la prueba de TPP. Ejemplo 4 Telas tejidas de dos capas con cavidades cuadradas fueron preparadas de acuerdo con el Ejemplo 1. Para la primera capa se utilizó Yl como trama y TY2 como urdimbre. Para la segunda capa, la trama y urdimbre fueron preparadas como sigue: Telas cortadas estirables 100% Kevlar® fueron hiladas en anillo a dos tipos de hilos cortados individuales (Y5 e Y6) utilizando un equipo de procesamiento de fibras cortadas convencional. Y5 tenía una densidad lineal de Nm 60/1 o 167 dtex y una torsión de 575 TPM en la dirección Z y fue tratado subsecuentemente con vapor para estabilizar su tendencia al arrugamiento. El hilo Y5 fue usado como hilo de trama. Y6 tenía una densidad lineal de Nm 70/1 o 143 dtex y una torsión de 620 TMP en la dirección Z y fue tratado subsecuentemente con vapor para estabilizar su tendencia al arrugamiento. Luego dos hilos Y6 fueron plegados y trenzados conjuntamente. El hilo plegado resultante (TY6) tenía una densidad lineal de nm 70/2 o 286 dtex y una torsión de 600 TPM en la dirección Z. El hilo TY6 fue usado como hilo de urdimbre. Se preparó un tejido de tela que tiene cavidades cuadradas cerradas de 8x8. Esta tela tenía 42 extremos/cm (urdimbre) (21 extremos/cm por cada capa) , 48 trama/cm (trama) (24 extremos/cm para cada capa) y un peso específico de 200 g/m2. Se llevaron a cabo las mismas pruebas físicas como en el Ejemplo 1 en esta tela con la excepción de las pruebas de arco eléctrico de acuerdo con ASTM F1959. La tela fue probada tanto como una sola capa (Tela en la Tabla 4a) y como la cubierta externa d la estructura en multicapas como en el Ejemplo 1 (Prenda de vestir en la Tabla 4a) . Los resultados son dados en la Tabla 4a. Las cavidades de la tela se hincharon en tanto que sufren las pruebas de calor radiante y por convección combinados.

Tabla 4a La Tabla 4a muestra un excelente desempeño de la tela en particular como cubierta externa en una construcción de multicapa con el valor de FFF más alto a 80 x 102 cal/g. El desempeño físico de la tela con respecto a la resistencia al rompimiento y resistencia al desgarramiento es también excelente. Una tela con los mismos componentes y peso específico, pero tejido de acuerdo con una construcción de monocapa estándar, mostraría aproximadamente la mita de este desempeño.

La tela fue probada como una sola capa de acuerdo con el método TATE (Tracción después de exposición térmica) : El método de TATE está basado en la determinación de la resistencia al rompimiento y alargamiento (método de banda) de acuerdo con el estándar ISO 5081 después de exposiciones de TPP de 2 segundos y 4 segundos con un flujo térmico calibrado a 2.0 cal/cm2/ s . Las condiciones de prueba fueron: Máquina de prueba: tasa constante de recorrido (CRT) con celda de carga de 2000 N Rango de medición: 200 ± 1 rnm Ancho de la muestra: 50 ± 0.5 mm Velocidad de recorrido: 100 mm/min. Los resultados son resumidos en la tabla 4b Tabla 4b Telas convencionales usadas actualmente en Europa como cubierta externa de impermeables para bomberos tienen un valor de TATE normalizado en el peso después de 4 segundos (el valor de TATE dividido por el peso específico de la tela) que fluctúa entre 1.8 N g"1 cm2 3.3 N g"1 era2 , en tanto que la tela de este Ejemplo tiene un valor de aproximadamente 4.5 N g"1 cm2. Esto muestra claramente que esta tela es particularmente apropiada como cubierta externa de prendas de vestir protectoras para bomberos.

Ejemplo 5 Telas tejidas de dos capas con cavidades cuadradas fueron preparadas de acuerdo con el Ejemplo 1. Para la primara capa, la trama y urdimbre fueron preparadas como sigue: Una combinación de fibras cortadas largas de 50% Kevlar® y 50% Nomex® fueron hiladas en anillo en dos tipos de hilos cortados individuales (Y7 y Y8) utilizando un equipo de procesamiento de telas cortadas convencional. El hilo Y7 tenía una densidad lineal de Nm 60/1 ó 167 dtex y una torsión de 575 TMP en la dirección Z, y fue tratado subsecuentemente con vapor para estabilizar su tendencia al arrugamiento. El hilo Y7 fue usado como hilo de trama. El hilo Y8 tenía una densidad lineal de Nm 70/1 ó 143 dtex y una torsión de 620 TPM en la dirección Z y fue tratado subsecuentemente con vapor para estabilizar su tendencia al arrugamiento. Luego dos hilos Y8 fueron plegados y trenzados con untamente. El hilo plegado resultante (TY8) tenía una densidad lineal de Nm 70/2 o 286 dtex y una torsión de 600 TPM en la dirección S. El hilo TY8 fue usado como hilo de urdimbre . Para la segunda capa se usó Y5 como tratamiento y TY6 como urdimbre . Una tela tejida que tiene cavidades cuadradas cerradas de 8x8 fue preparada. Esta tela tenía 42 extremos/cm (urdimbre) (21 extremos/cm para que capa) , 48 trama/cm (trama) (24 extremos/cm para cada capa) , y un peso específico de 200 g/m2. Se llevaron a cabo las mismas pruebas físicas como en el Ejemplo 1 en esta tela. La tela fue probada tanto como una sola capa (Tela en la Tabla 5a) y como la estructura cubierta externa de la estructura de multicapa como en el Ejemplo 1 (Prenda ce vestir en la Tabla 5a) . Los resultados son dados en la Tabla 5a. Las cavidades de las telas se hincharon en tanto que sufren las pruebas de calor por convección y radiante combinados y las pruebas de arco eléctrico.

Tabla 5a La Tabla 5a muestra un excelente desempeño térmico de la tela en particular con una cubierta externa en una construcción en multicapas con un FFF de 7.3 x 102 cal/g. las propiedades físicas de la tela como resistencia a la ruptura y resistencia al desgarramiento son también excelentes. Las pruebas de arco eléctrico de acuerdo con ASTM F1959 generaron un EBT medido en una playera de - aproximadamente 22 cal/cm2, confirmado así que esta tela es excelentes para protección contra arco eléctrico. Telas similares del mismo peso especifico y los mismos materiales pero tejidas de acuerdo con una construcción de sarga 2/1 estándar tienen valores de ??? significativamente más bajos, gue fluctúan entre 10 cal/cm2 y 15 cal/cm2. La tela fue probada como una sola capa de acuerdo el método TATE como se describe en el Ejemplo 4. Los resultados son resumidos en la Tabla 5b.

Tabla 5b Telas convencionales usadas actualmente en Europa como cubierta externa de abrigos para bomberos tienen un valor de TATE normalizado en peso después de 4 segundos (el valor TATE es dividido por el peso especifico de la tela) gue fluctúa entre 1.8 N g"1 cm2 y 3.3 N g"1 cm2, en tanto que la tela de este Ejemplo tiene un valor de aproximadamente 4.5 N g"1 cm2. Esto demuestra claramente que esta tela es particularmente apropiada como cubierta externa de prendas de vestir protectoras para bomberos.

Ejemplo 6 Una tela que tiene capas con cavidades cuadradas fue preparada de acuerdo con el Ejemplo 1. Un hilo de filamentos Nomex® T 430 de 220 dtex (Y9) fue usada como trama y urdimbre para la primera capa. La trama y urdimbre de la segunda capa fueron preparadas como sigue. Una mezcla de fibras, disponible comercialmente de E.I. duPont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware, E.U.A, bajo el nombre comercial Nomex® E502, que tiene una longitud cortada de 5 centímetros y que consiste de: 93% en peso de fibras cortadas de poli -metafenilen isoftalamida (meta-aramida) semi-cristalizadas ecru, 1.4 dtex; 5% en peso de fibras de poli -parafenilen tereftalamida (para-aramida) y 2% en peso de fibras anti -estáticas de núcleo de carbono y evolvente de poliamida fue hilada en anillo en dos tipos de hilos cortados individuales (Y10 e Yll) utilizando un equipo de procesamiento de de fibras cortadas de algodón convencionales . Y10 tenía una densidad lineal de Nm 60/1 o 167 dtex y una torsión de 850 vueltas por metro (TPM) en la dirección Z y fue tratado subsecuentemente con vapor para estabilizar su tendencia al arrugamiento. El hilo Y10 fue usado como hilo de trama . El hilo Yll tenía una densidad lineal de Nm 70/1 o 143 dtex y una torsión de 920 TPM en la dirección Z. El hilo Yll fue tratado subsecuentemente con vapor para estabilizar su tendencia al arrugamiento. Luego 2 hilos Yll fueron plegados y trenzados conjuntamente. El hilo plegado y trenzado resultante (TY11) tenía una densidad lineal de Nm 70/2 o 286 dtex y una torsión de 650 TPM en la dirección S. El hilo TY11 fue usado como hilo de urdimbre. Los hilos Y10 y TY11 fueron tejidos en una tela tejida de dos capas que tienen cavidades cuadradas cerradas con tamaño de 32 milímetros. La tela tejida tenía 42 extremos/cm (urdimbre) (21 extremos/cm para cada capa) , 48 trama/cm (trama) (24 extremos/cm para cada capa) y un peso específico de 210 g/m2. Las mismas pruebas físicas como en el Ejemplo 1 se llevaron a cabo sobre la tela con la excepción de las pruebas de arco eléctrico de acuerdo con ASTM F1959. Los resultados son dados en la Tabla 6. Las cavidades de la tela se hincharon en tanto que sufren las pruebas de calor de radiación y convección combinadas.

Tabla 6 La Tabla 6 muestra un excelente desempeño térmico de la tela, tanto como una sola como cubierta externa en una estructura en multicapas. Las propiedades físicas de la tela tales como resistencia ala ruptura y resistencia al desgarramiento son también excelentes. Esta tela es particularmente apropiada para la manufactura de trajes de carreras debido a su estética visual (apariencia sedosa) y su excelente protección contra la proporción de luminosidad.

El mismo desempeño se obtiene actualmente con tela de una sola capa convencionales que tienen un peso específico total de más de 400 g/m2. Se hace constar que, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (23)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad, lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Una tela resistente al calor, flama y arco eléctrico para uso como una sola capa o capa externa de prendas de vestir protectoras, caracterizada porque comprende por lo menos dos capas individuales separadas, cada una comprende un sistema de urdimbre y trama, la por lo menos dos capas individuales separadas son montadas conjuntamente en posiciones predefinidas para integrar cavidades adyacentes cerradas que tienen un lado SI y un lado S2 , los sistemas de urdimbre y trama de la por lo menos dos capas individuales separadas están basados en materiales escogidos independientemente del grupo que consiste de telas y filamentos de aramida, fibras y filamentos de polibencimizadol , fibras y filamentos de pol iamidimida , fibras y filamentos de poli (parafenilen benzobisoxazol ) , fibras y filamentos de fenol formaldehído, fibras y filamentos de melamina, fibras y filamentos naturales, fibras y filamentos sintéticos, fibras y filamentos artificiales, fibras y filamentos de vidrio, fibras y filamentos de carbono, fibras y filamentos de metal y combinaciones de los mismos .

2. La tela de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque los sistemas de urdimbre y trama de las por lo menos dos capas individuales separadas están basados independientemente entre si en hilos de monofilamento , s de multifilamento, hilado e hilos con alma.

3. La tela de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el sistemas de urdimbre y trama de la por lo menos dos capas individuales separadas son independientemente entre sí, hilos individuales, hilos trenzados e hilos híbridos.

4. La tela de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque los sistemas de urdimbre y trama de la por lo menos dos capas individuales comprenden independientemente entre sí, hilos individuales y trenzados que comprenden fibras de aramida, monofilamentos de aramida, multifilamentos de aramida o fibras combinadas de aramida y polibencimidazol .

5. La tela de conformidad con la reivindicación 3 ó 4, caracterizada porque los sistemas de urdimbre de la por lo menos dos capas individuales comprenden independientemente entre sí hilos individuales y trenzados que comprenden monofilamentos de aramida o multifilamentos de aramida y los sistemas de trama comprenden, independientemente entre sí y en una secuencia alternada, hilos individuales o trenzados de monofilamentos de aramida o hilos individuales o trenzados de multif ilamentos de aramida.

6. La tela de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque los . sistemas de trama de las por lo menos dos capas individuales comprenden independientemente entre si, y en una secuencia alternada, por lo menos dos hilos individuales y trenzados diferentes de filamentos de aramida .

7. La tela de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque consiste de dos capas individuales separadas.

8. La tela de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque las dos capas individuales separadas comprenden fibras de aramida escogidas dentro del grupo que consiste de poli-m-fenilenisoftalamida, poli-p-fenilenteref alamida y mezclas de las mismas.

9. La tela de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque una de las dos capas individuales es fabricada completamente de poli -p- fenilentereftalamida .

10. La tela de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizada porque las dos capas individuales separadas son fabricadas del mismo material .

11. La tela de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizada porque cada capa individual separada es fabricada de un material que tiene un encogimiento térmico dimensional diferente.

12. La tela de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizada porque las dos capas individuales separadas son tejidas conjuntamente de tal manera que se cruzan entre sí en las posiciones predefinida, de tal manera que el mismo lado de dos cavidades adyacentes es fabricado alternativamente de las dos capas individuales separadas .

13. La tela de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque las cavidades adyacentes cerradas son de forma cuadrada.

14. La tela de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque cada lado de las cavidades es entre 5 y 50 milímetros.

15. La tela de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada porque cada lado de las cavidades es de entre 8 y 32 mm.

16. La tela de conformidad con cualquiera de las reivindicación precedentes, caracterizada porque tiene un peso específico de entre 100 g/m2 y 900 g/m2.

17. La tela de conformidad con a reivindicación 16, caracterizada porque tiene un peso específico de entre 170 y 320 g/m2.

18. La tela de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los hilos de relleno son posicionados entre por lo menos las primeras dos capas individuales separadas.

19. Un prenda de vestir para protección contra calor, flama y arcos eléctricos, caracterizada porque comprende una estructura compuesta de por lo menos una capa de una tela de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18.

20. La prenda de vestir de conformidad con la reivindicación 19, caracterizada porque comprende una capa interna, opcionalmente una capa intermedia fabricada de material a prueba de agua, respirable y una capa externa fabricada de la tela de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18.

21. La prenda de vestir de conformidad con la reivindicación 19 ó 20, caracterizada porque la tela es fabricada de dos capas individuales separadas, la primera es posicionada internamente y la última externamente en la estructura de la prenda de vestir, el encogimiento térmico dimensional de la capa individual separada posicionada internamente es más bajo que aquel de la capa individual separada posicionada externamente.

22. La prenda de vestir de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque las dos capas individuales separadas comprenden poli-p-fenilentereftalamida, la capa posicionada internamente comprende por lo menos la misma cantidad de poli-p-fenilentereftalamida como la capa posicionada externamente.

23. La prenda de vestir de conformidad con la reivindicación 22, caracterizada porque la capa posicionada internamente está fabricada completamente de poli-p-fenilentereftalamida .