RU2156100C1

RU2156100C1 - Heat-protective material

Info

Publication number: RU2156100C1
Application number: RU99112721A
Authority: RU
Inventors: С.В. Резниченко; И.Б. Бесфамильный; Т.И. Пуздрашонкова; В.П. Дубяга; В.Г. Карачевцев; П.А. Вдовин; Д.П. Игнатьев; В.И. Логинов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт эластомерных материалов и изделий"; Закрытое акционерное общество Научно-технический центр "Владипор" - дочернее общество ОАО "Полимерсинтез"
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2000-09-20

Abstract

FIELD: fire extinguishing. SUBSTANCE: heat- protective material for manufacturing fireman clothing contains heat- protective fibrous warp and dampproof material layer protected by metallized coating layer, said dampproof material being porous material selected from group including polyolefins, fluorine-, chlorine-, and silicon-containing polymers with pore size 0.01 to 1.0 mcm, and said metallized coating being of aluminum, copper, or titanium nitride with layer thickness 0.05-0.25 mcm. EFFECT: increased comfort in wear due to enabled removal of vapors of excess moisture directly through heat- protective material and increased heat-protective efficiency. 6 ex

Description

Изобретение относиться к слоистым защитным материалам, используемым для пошива одежды пожарных и спасателей, работающих в зоне высоких температур и открытого огня. The invention relates to layered protective materials used for sewing clothes of firefighters and rescuers working in the zone of high temperatures and open fire.

Для пошива защитной одежды пожарных, работающих в зоне высоких температур и открытого огня, разработаны материалы, представляющие собой многослойные конструкции, содержащие слои теплостойких тканей, герметизирующие и теплоотражающие полимерные и металлполимерные слои. Известные материалы не пропускают воду, которая попадает на костюм в процессе тушения пожаров, однако они также непроницаемы и для паров влаги, выделяемой человеческим телом, что создает тяжелые условия работы пожарных. For the sewing of protective clothing for firefighters working in the high-temperature and open-fire zone, materials have been developed that are multilayer structures containing layers of heat-resistant fabrics, sealing and heat-reflecting polymer and metal-polymer layers. Known materials do not allow water that gets on the suit in the process of extinguishing fires, but they are also impervious to moisture vapor released by the human body, which creates difficult working conditions for firefighters.

Известен материал для защитной одежды, содержащий тканевую основу и слой объемного металлизированного материала. В качестве объемного материала используют стекловолокно, которое металлизируют, нанося алюминий в вакууме, либо путем дублирования с алюминиевой фольгой или хромированной полимерной пленкой (патент RU 2071659, кл. A 41 D 31/00, опубл.97 г.). Known material for protective clothing containing a fabric base and a layer of bulk metallized material. Glass fiber is used as bulk material, which is metallized by applying aluminum in vacuum, or by duplication with aluminum foil or a chromed polymer film (patent RU 2071659, class A 41 D 31/00, publ. 97 g).

Недостатками известного материала являются его недостаточно высокий коэффициент отражения, неудовлетворительные свойства по проницаемости: если материал продублирован слоем металла или полимерной пленкой, то он приобретает воздухопроницаемость, в том числе и для паров влаги, выделяемой телом человека; если металл нанесен вакуумным напылением на стекловолокне, то он становится влагопроницаемым, в том числе и для воды, используемой при тушении пожара. The disadvantages of the known material are its insufficiently high reflection coefficient, unsatisfactory permeability: if the material is duplicated by a metal layer or a polymer film, it acquires air permeability, including for moisture vapor released by the human body; if the metal is applied by vacuum deposition on fiberglass, then it becomes moisture permeable, including for water used to extinguish a fire.

Известен теплоотражающий материал, который содержит волокнистый слой в виде ткани из термостойкого материала, на который нанесен слой герметизирующего материала, выполненный из наполненного фторкаучука. Последний соединен с теплоотражающим слоем, выполненным из одного из металлов: алюминия, никеля, хрома, нанесенных методом напыления в вакууме. Слой металла покрыт слоем ненаполненного фторкаучука (патент RU 2082469, кл. А 62 В 17/00, опубл. 97 г.). Known heat-reflecting material, which contains a fibrous layer in the form of a fabric made of heat-resistant material, on which is applied a layer of sealing material made of filled fluororubber. The latter is connected to a heat-reflecting layer made of one of the metals: aluminum, nickel, chromium, deposited by vacuum deposition. The metal layer is coated with a layer of unfilled fluororubber (patent RU 2082469, class A 62 17/00, publ. 97 g).

Недостатком известного материала являются его непроницаемость для паров влаги, выделяемой человеческим телом, низкий коэффициент отражения теплового излучения (50-60%), плохая адгезия металлического покрытия к слою фторкаучука, в результате чего частицы металла осыпаются. Для укрепления металлического слоя на поверхность металла дополнительно наносят слой ненаполненного фторкаучука, который обгорает на открытом пламени за 3-5 сек. При этом теплозащитные свойства материала ухудшаются, одежда перестала выполнять свои функции. A disadvantage of the known material is its impermeability to moisture vapor released by the human body, low reflection coefficient of thermal radiation (50-60%), poor adhesion of the metal coating to the fluorine rubber layer, as a result of which the metal particles are crumbled. To strengthen the metal layer, a layer of unfilled fluororubber is additionally applied to the metal surface, which burns in an open flame for 3-5 seconds. At the same time, the heat-shielding properties of the material are deteriorating, clothing has ceased to fulfill its functions.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому решению является теплозащитный материал, содержащий слой волокнистого материала, внешний слой, состоящий из влагозащитного материала и металлизированного покрытия и внутренний слой влагозащитного материала (патент США N 4502153, А 41 D 11/00, опубл. 1985 г. ). The closest analogue to the proposed solution is a heat-shielding material containing a layer of fibrous material, an outer layer consisting of a moisture-proof material and a metallized coating and an inner layer of a moisture-proof material (US patent N 4502153, A 41 D 11/00, publ. 1985).

Недостатком известного материала является отсутствие у него паро- и воздухопроницаемости, что не позволяет отводить избыточную влагу от поверхности тела, низкий коэффициент теплового отражения, не позволяющий длительно выдерживать мощность теплового потока более 10 кВт/кв.м, многослойность конструкции. A disadvantage of the known material is its lack of vapor and air permeability, which does not allow to remove excess moisture from the surface of the body, low coefficient of thermal reflection, which does not allow long-term withstand heat flux of more than 10 kW / sq.m, multi-layer construction.

Техническая задача, которая решается при использовании изобретения, является повышение комфортности защитной одежды из предложенного материала за счет создания условий, обеспечивающих отвод паров избыточной влаги тела непосредственно через теплозащитный материал, а также упрощение конструкции пакета материалов для пошива одежды, повышение ее эксплуатационных свойств и эффективности защитного действия. The technical problem that is solved when using the invention is to increase the comfort of protective clothing from the proposed material by creating conditions that allow the removal of excess body moisture vapor directly through heat-protective material, as well as simplifying the design of a package of materials for sewing clothes, increasing its operational properties and the effectiveness of protective actions.

Это результат достигается тем, что теплозащитный материал, содержащий термостойкую волокнистую основу, слой влагозащитного материала с нанесенным на него слоем металлизированного покрытия, согласно изобретению, в качестве влагозащитного материала используют пористый материал, выбранный из класса полиолефинов, фтор-, хлор- или кремнийсодержащих полимеров с размером пор 0.01-1,0 мкм, а в качестве слоя металлизированного покрытия - алюминий, медь, нитрид титана с толщиной слоя 0,05-0,25 мкм. This result is achieved in that the heat-protective material containing a heat-resistant fibrous base, a layer of moisture-proof material with a layer of metallized coating according to the invention, as a moisture-proof material, a porous material selected from the class of polyolefins, fluorine, chlorine or silicon-containing polymers with the pore size is 0.01-1.0 μm, and aluminum, copper, titanium nitride with a layer thickness of 0.05-0.25 μm are used as a metallized coating layer.

Предложенный материал является цельным (монолитным), т. е. не имеет воздушных прослоек между слоями и обладает комплексом свойств. The proposed material is solid (monolithic), that is, it does not have air gaps between the layers and has a set of properties.

Он паро- и воздухопроницаем, что достигается наличием в нем пор, размеры которых находятся в пределах 0,01-1,0 мкм, и в то же время он влагонепроницаем, т. е. непроницаем для воды в жидком агрегатном состоянии, а благодаря специально нанесенной металлизации с толщиной слоя металл 0,05-0,25 мкм имеет высокий коэффициент теплового отражения. В качестве слоя металлизированного покрытия используют алюминий, медь, нитрид титана. It is vapor- and breathable, which is achieved by the presence of pores in it, the sizes of which are in the range of 0.01-1.0 μm, and at the same time, it is waterproof, i.e. impermeable to water in a liquid state of aggregation, and thanks to specially applied metallization with a layer thickness of 0.05-0.25 μm metal has a high coefficient of thermal reflection. As a layer of a metallized coating, aluminum, copper, titanium nitride are used.

При наличии в слое влагозащитного материала пор более 1,0 мкм резко увеличивается проницаемость материала по отношению к воде, если поры менее 0,01 мкм, он становится практически паровоздухонепроницаемым. Увеличение толщины слоя металла более 0.25 мкм, также снижает его паровоздухопроницаемость, а уменьшение толщины менее 0.05 мкм снижает коэффициент теплового отражения. If the pores in the layer of moisture-proof material are more than 1.0 μm, the permeability of the material to water sharply increases, if the pores are less than 0.01 μm, it becomes practically vapor-airtight. An increase in the thickness of the metal layer of more than 0.25 μm also reduces its vapor-air permeability, and a decrease in thickness of less than 0.05 μm reduces the coefficient of thermal reflection.

Пример 1. Example 1

Теплозащитный материал получают путем нанесения на стеклоткань полимерного слоя на основе фторсодержащего полимера с размером пор 0,2 мкм. Далее на подготовленную основу напылением в вакууме наносят слой алюминия до толщины слоя 0,1 мкм. Полученный материал характеризуется коэффициентом теплового отражения, равным 90%. Материал сохраняет водонепроницаемость до давления водяного столба 0,3 МПа (что соответствует 3 ати). Воздухопроницаемость материала достигает 150 куб.м/кв.м•ч МПа. A heat-shielding material is obtained by applying to the glass fabric a polymer layer based on a fluorine-containing polymer with a pore size of 0.2 μm. Next, a layer of aluminum is applied to the prepared base by vacuum deposition to a layer thickness of 0.1 μm. The resulting material is characterized by a thermal reflection coefficient of 90%. The material remains watertight up to a water column pressure of 0.3 MPa (which corresponds to 3 ati). The air permeability of the material reaches 150 cubic meters / sq.m • h MPa.

Пример 2. Example 2

Теплозащитный материал получают, нанося на трикотажную основу из полиарамидных нитей слой фторсодержащего полимерсодержащего полимера, имеющего размер пор 0,01 мкм. Далее на полученный слой магнетронным напылением в вакууме наносят слой алюминия до толщины слоя 0,2 мкм. Отражающая способность материала 97%. Воздухопроницаемость материала 40 куб.м/кв.м•ч МПа. Материал сохраняет водонепроницаемость до давления водяного столба 0,6 МПа. A heat-shielding material is obtained by applying a layer of a fluorine-containing polymer-containing polymer having a pore size of 0.01 μm onto a knitted base of polyaramid filaments. Next, an aluminum layer is applied to the obtained layer by magnetron sputtering in vacuum to a layer thickness of 0.2 μm. The reflectivity of the material is 97%. Breathability of the material 40 cubic meters / sq. M • h MPa. The material remains watertight to a pressure of a water column of 0.6 MPa.

Пример 3. Example 3

Теплозащитный материал получают, нанося на трикотажную основу из полиамидных нитей кремнийсодержащего полимера с образованием мембранного слоя с размером пор 1,0 мкм с последующим напылением на него в вакууме слоя меди до толщины слоя 0,25 мкм. Отражающая способность материала - 96, его воздухопроницаемость - 120 куб.м/кв.м•ч МПа. Водонепроницаемость материала сохраняется до давления струи воды, соответствующего значению 0,06 МПа. A heat-shielding material is obtained by applying a silicon-containing polymer to a knitted base of polyamide yarns with the formation of a membrane layer with a pore size of 1.0 μm, followed by spraying a copper layer on it to a layer thickness of 0.25 μm. The reflecting ability of the material is 96, its air permeability is 120 cubic meters / sq. M • h MPa. The water resistance of the material is maintained up to a pressure of a water jet corresponding to a value of 0.06 MPa.

Пример 4. Example 4

Теплозащитный материал получают путем нанесения на нетканый материал хлорсульфополиэтилена с образованием слоя с размером пор 0,05 мкм с последующим напылением на него в вакууме слоя алюминия толщиной 0,15 мкм. Отражающая способность полученного материала 92%, воздухопроницаемость 60 куб. м/кв.м•ч МПа, водонепроницаемость сохраняется до 0,6 МПа. A heat-shielding material is obtained by applying chlorosulfopolyethylene to a nonwoven material with the formation of a layer with a pore size of 0.05 μm, followed by spraying a 0.15 μm thick aluminum layer on it in vacuum. The reflectivity of the obtained material is 92%, air permeability is 60 cubic meters. m / sq.m • h MPa, water resistance is maintained up to 0.6 MPa.

Пример 5. Example 5

Теплозащитный материал получают путем нанесения на стеклоткань слоя хлорсульфополиэтилена, имеющего размер пор 0,01 мкм, и последующего магнетронного напыления на него слоя нитрида титана толщиной 0,05 мкм. Отражающая способность полученного материала 80%, воздухопроницаемость составляет 50 куб. м/кв. м•ч МПа, водонепроницаемость сохраняется до давления водяного столба 0,5 МПа. A heat-shielding material is obtained by applying a layer of chlorosulfopolyethylene having a pore size of 0.01 μm to a glass fabric and then magnetron sputtering a titanium nitride layer of 0.05 μm on it. The reflectivity of the obtained material is 80%, the air permeability is 50 cubic meters. m / sq. m • h MPa, water resistance is maintained up to a water column pressure of 0.5 MPa.

Пример 6. Example 6

Теплозащитный материал получают путем нанесения на стеклоткань слоя хлорсульфополиэтилена с образованием мембранного слоя с размером пор 0,75 мкм. Далее на него напылением в вакууме наносят слой меди до толщины слоя 0,1 мкм. Отражающая способность полученного материала 85%, воздухопроницаемость равна 170 куб.м/кв.м•ч МПа, водонепроницаемость сохраняется до 0,2 МПа. A heat-shielding material is obtained by applying a layer of chlorosulfopolyethylene to a glass fabric to form a membrane layer with a pore size of 0.75 μm. Then, a layer of copper is applied to it by spraying in a vacuum to a layer thickness of 0.1 μm. The reflectivity of the obtained material is 85%, air permeability is 170 cubic meters / sq. M • h MPa, water resistance is maintained up to 0.2 MPa.

Таким образом, за счет использования предложенной конструкции материала сокращается количество слоев в нем и его масса, увеличивается в 2-3 раза продолжительность нахождения в костюме, сшитом из предложенного материала, личного состава аварийно-спасательной службы, работающего в зоне высоких температур и открытого огня, улучшаются эргономические показатели защитной одежды. Thus, through the use of the proposed material design, the number of layers in it and its mass are reduced, the length of stay in a suit made of the proposed material, personnel of the emergency service operating in the high temperature and open flame zone is increased by 2-3 times, ergonomic indicators of protective clothing are improved.

Материал обладает уникальными свойствами, так как имеет высокие отражательные качества, обладает воздухопроницаемостью и в то же время он не промокает под напором струи воды. The material has unique properties, as it has high reflective qualities, has air permeability and at the same time it does not get wet under the pressure of a stream of water.

Claims

A heat-protective material containing a heat-resistant fibrous base, a layer of moisture-proof material with a layer of metallized coating applied on it, characterized in that as the moisture-proof material a porous material selected from the class of polyolefins, fluorine, chlorine, silicon-containing polymers with a pore size of 0.01 - 1.0 μm, and as a metallized coating - aluminum, copper, titanium nitride with a layer thickness of 0.05 - 0.25 μm.