RU2638335C1

RU2638335C1 - Heat-resistant fire-resistant material

Info

Publication number: RU2638335C1
Application number: RU2017109737A
Authority: RU
Inventors: Александр Максимович Большунов; Нина Сергеевна Зубкова
Original assignee: Акционерное общество "ФПГ ЭНЕРГОКОНТРАКТ"
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2017-12-13

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention can be used in the manufacture of protective clothing designed for operation in high-risk conditions and resistant to aggressive media, in particular to a material ensuring the protection from thermal risks, sparks, and metal spatter. A heat-resistant fire-resistant multilayer material with polymer coating is described, consisting of one and a half layers of a fabric made from para-aramide fibre threads, in which the fabric is characterized by interlacing with a repeat, equal to 4 threads by the warp and to 8 threads by the weft, for the building of which more than one system of weft threads is used. The spaces between the threads are less than their diameter with the surface material density not less than 320 g/m², and the heat-resistant polymer coating of the fabric is made on the basis of fluorine rubbers and/or a silicone composition.

EFFECT: fire-resistant multilayer material based on para-aramide fibre and a polymer binder with the possibility of operation in corrosive media has been obtained.

3 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к многослойным теплостойким и огнестойким материалам и может быть использовано при изготовлении защитной одежды, предназначенной для эксплуатации в условиях повышенной опасности и обладающей устойчивостью к воздействию агрессивных сред, в частности к материалу, обеспечивающему защиту от термических рисков, искр и брызг металла, например, для изготовления средств защиты сварщиков.The invention relates to multilayer heat-resistant and fire-resistant materials and can be used in the manufacture of protective clothing designed for use in hazardous conditions and resistant to aggressive environments, in particular to a material that provides protection from thermal risks, sparks and metal splashes, for example, for the manufacture of protective equipment for welders.

Из патента RU 2210648 (дата публикации 20.08.2003) известен огнестойкий материал с повышенными прочностными свойствами, который можно использовать в экстремальных условиях тушения пожара, а также длительно хранить в жестких климатических условиях (с широким интервалом изменения температур в диапазоне от -50° до +50°C) без снижения эксплуатационных свойств. Таким образом, обеспечивается возможность использования материала в интервале температур от -50° до +350°C. Способ изготовления данного материала заключается в формировании двухслойного покрытия на тканевой подложке при нанесении композиции на основе кремнийорганического каучука. Ткань подложки выполнена из особо прочных волокон.From patent RU 2210648 (publication date 08/20/2003) a fire-resistant material with increased strength properties is known that can be used in extreme fire extinguishing conditions and also can be stored for a long time in harsh climatic conditions (with a wide temperature range ranging from -50 ° to + 50 ° C) without compromising performance. Thus, it is possible to use the material in the temperature range from -50 ° to + 350 ° C. A method of manufacturing this material consists in the formation of a two-layer coating on a fabric substrate when applying a composition based on silicone rubber. The backing fabric is made of extra strong fibers.

Из патента RU 2196194 (дата публикации 10.01.2003) известно решение, относящееся к тканям специального назначения, которые могут быть использованы для изготовления одежды, защищающей от огнетеплотермоизлучения. Описана огнетеплостойкая двухсторонняя ткань, выполненная полутора- или двухслойным переплетением из негорючего и горючего компонента, выбранного из группы шерстяных, хлопковых, льняных волокон, при этом негорючий компонент представляет собой крученую огнезащищенную пряжу из шерстяного волокна, содержащую 1-10% фторцирконата калия от веса пряжи, а горючий компонент выполнен в виде крученой пряжи из шерстяного, или хлопкового, или льняного, или льносмесового волокна, причем негорючий компонент в основе и/или в утке дополнительно содержит крученую пряжу из полиарамидных или полиоксидиазоловых волокон, а ткань выполнена гладкокрашенной или с напечатанным рисунком.From patent RU 2196194 (publication date 01/10/2003), a solution is known relating to special-purpose fabrics that can be used for the manufacture of clothing that protects against fire and heat radiation. A fire-resistant double-sided fabric is described, made by one and a half or two-layer weaving of a non-combustible and combustible component selected from the group of woolen, cotton, linen fibers, while the non-combustible component is a twisted fire-resistant wool fiber yarn containing 1-10% potassium fluorozirconate and the combustible component is made in the form of twisted yarn of wool, or cotton, or linen, or flax blend, and the non-combustible component in the warp and / or in the weft further comprises twisted yarn of polyaramide or polyoxydiazole fibers, and the fabric is made of one-colored or with a printed pattern.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявленного изобретения является решение, известное из патента RU 2201352 (дата публикации 27.03.2003), в котором описан многослойный теплостойкий материал, который может быть использован для изготовления защитной одежды и других изделий, таких как накидки, чехлы, покрывала, требующих повышенной стойкости к тепловому воздействию для работ в зоне интенсивного теплового излучения, а также открытого огня - при тушении пожаров.The closest analogue (prototype) of the claimed invention is a solution known from patent RU 2201352 (publication date 03/27/2003), which describes a multilayer heat-resistant material that can be used for the manufacture of protective clothing and other products, such as wraps, covers, bedspreads requiring increased resistance to thermal effects for work in the zone of intense thermal radiation, as well as open fire - when fighting fires.

Недостатком известных решений является сложность производства и многокомпонентность состава, что влияет на стоимость конечного изделия, а также невозможность использовать известные из уровня техники изделия при длительной эксплуатации.A disadvantage of the known solutions is the complexity of production and the multicomponent composition, which affects the cost of the final product, as well as the inability to use the products known from the prior art for long-term operation.

Технической задачей заявленного изобретения является создание материала, пригодного для эксплуатации в экстремальных условиях при контакте с агрессивными средами. Технический результат заключается в обеспечении длительного срока эксплуатации, превышающего срок эксплуатации используемых в настоящее время изделий.The technical task of the claimed invention is the creation of a material suitable for operation in extreme conditions in contact with aggressive environments. The technical result is to ensure a long service life exceeding the life of the currently used products.

Технический результат настоящего изобретения достигается созданием огнестойкого многослойного материала на основе параарамидного волокна и полимерного покрытия, в котором параарамидные волокна характеризуются сложным переплетением.The technical result of the present invention is achieved by creating a fire-resistant multilayer material based on para-aramid fiber and a polymer coating, in which para-aramid fibers are characterized by complex weaving.

Для обеспечения технического результата был получен термостойкий огнестойкий многослойный материал с полимерным покрытием, состоящий из полутораслойной ткани, выполненной из нитей из параарамидного волокна, характеризующейся переплетением с раппортом, по основе равным 4 нитям и по утку равным 8 нитям, для построения которого использовано более одной системы уточных нитей, при этом промежутки между нитями меньше их диаметра при поверхностной плотности материала не менее 320 г/м². Термостойкое полимерное покрытие ткани выполнено на основе фторкаучуков и/или силиконовой композиции.To ensure a technical result, a heat-resistant flame-retardant multilayer material with a polymer coating was obtained, consisting of a half-layer fabric made of yarn of para-aramid fiber, characterized by weaving with rapport, based on 4 threads and weft equal to 8 threads, for the construction of which more than one system was used weft threads, while the gaps between the threads are less than their diameter with a surface density of the material of at least 320 g / m ² . Heat-resistant polymer coating of the fabric is made on the basis of fluororubber and / or silicone composition.

При этом нити представляют собой пряжу из параарамидных волокон, выбранных из группы, состоящей из тварона, кевлара, армоса, русара, херакрона.In this case, the threads are yarn from para-aramid fibers selected from the group consisting of Twaron, Kevlar, Armos, Rusar, Herakron.

Термостойкое полимерное покрытие выполнено с использованием фторполимеров - фторкаучуков СКФ-26, СКФ-264В, СКФ-26/3-6 (Элафтор серии 2000) или силиконовых каучуков: СКТН, СКТН-Ф, резиновой смеси ИРП-1265 НТА, резиновой композиции: Elastosil LR 3001/55 A, Elastosil LR 3001/55 В.Heat-resistant polymer coating is made using fluoropolymers - fluoropolymers SKF-26, SKF-264V, SKF-26 / 3-6 (Elaftor 2000 series) or silicone rubbers: SKTN, SKTN-F, rubber compound IRP-1265 NTA, rubber composition: Elastosil LR 3001/55 A, Elastosil LR 3001/55 V.

Изготавливаемая ткань характеризуется переплетением с раппортом, по основе равным 4 нитям и по утку равным 8 нитям, для построения которого использовано более одной системы уточных нитей. Раппорт переплетения ткани приведен на рис. 1:The fabric is characterized by interweaving with rapport, equal to 4 threads and weft equal to 8 threads, for the construction of which more than one system of weft threads was used. The weave of the fabric is shown in Fig. one:

1, 2, 3, 4 - нити основы (по горизонтали),1, 2, 3, 4 - warp threads (horizontal),

1, 5, 2, 6, 3, 7, 4, 8 - нити утка (по вертикали), где1, 5, 2, 6, 3, 7, 4, 8 - weft threads (vertical), where

1, 2, 3, 4 - перекрытия верхнего слоя ткани,1, 2, 3, 4 - overlap of the upper layer of tissue,

5, 6, 7, 8 - перекрытия нижнего слоя ткани.5, 6, 7, 8 - overlapping the lower layer of tissue.

Переплетение обеспечивает закрепление нитей утка верхнего и нижнего слоя с одними и теми же нитями основы. Поверхностное заполнение ткани пряжей или отношение площади проекций основной и уточной пряжи ко всей площади ткани равно 104%, т.е. промежутки между нитями меньше их диаметра, что, в свою очередь, характеризует ее как полутораслойную плотную ткань. Ткань имеет одинаковую лицевую и изнаночную стороны и относится к двулицевым тканям. В то же время использование специального сложного переплетения позволяет получить ткань с высокой воздухопроницаемостью при поверхностном заполнении ткани пряжей 104%.The interlacing provides fixing of the weft threads of the upper and lower layer with the same warp threads. The surface filling of the fabric with yarn or the ratio of the projection area of the main and weft yarn to the entire fabric area is 104%, i.e. the gaps between the threads are less than their diameter, which, in turn, characterizes it as a one and a half layer dense fabric. The fabric has the same front and wrong sides and refers to double-faced fabrics. At the same time, the use of a special complex weave makes it possible to obtain a fabric with high breathability with a surface filling of the fabric with 104% yarn.

Введение дополнительной системы уточных нитей позволило получить ткань с увеличенной толщиной и лучшими теплозащитными и прочностными свойствами.The introduction of an additional system of weft yarns made it possible to obtain fabric with increased thickness and better heat-shielding and strength properties.

Увеличение многослойности (толщины ткани) и плотности ткани, изготовленной из параарамидной пряжи, позволило получить материал с высокой стойкостью к прожиганию, к действию капель расплавленного металла, т.е. ткань, которая не прогорает и не прогревается при попадании капель расплава на ее поверхность, за счет чего увеличивается срок эксплуатации материала.An increase in the multilayer (thickness of the fabric) and density of the fabric made from para-aramid yarn made it possible to obtain a material with high resistance to burning, to the action of drops of molten metal, i.e. fabric that does not burn out and does not warm up when droplets of melt fall on its surface, thereby increasing the life of the material.

Разработанная структура переплетения пряжи из параарамидной пряжи также обеспечивает получение ткани с высокими показателями прочности на разрыв и прочности на раздир, которые более чем в 2 раза превосходят нормативные значения.The developed structure of weaving yarn from para-aramid yarn also provides fabric with high tensile and tear strengths that are more than 2 times higher than standard values.

Тонкое полимерное покрытие наносится ракельным способом на поверхность ткани с последующей термофиксацией. Покрытие устойчиво к многократным стиркам, химическим чисткам, не истирается и не разрушается при эксплуатации, при температуре до минус 40°C, не трескается, выдерживая многократные деформации. Полимерное покрытие на ткани специальной структуры с гладкой поверхностью увеличивает устойчивость материала к прожиганию и обеспечивает скатывание капель расплава с его поверхности без разрушения.A thin polymer coating is applied using a doctor blade to the surface of the fabric, followed by heat setting. The coating is resistant to repeated washing, dry cleaning, does not wear and does not deteriorate during operation, at temperatures up to minus 40 ° C, does not crack, withstanding repeated deformations. The polymer coating on a fabric of a special structure with a smooth surface increases the resistance of the material to burning and ensures that droplets of the melt roll off its surface without destruction.

Заявленное изобретение характеризуется следующими примерами.The claimed invention is characterized by the following examples.

Пример 1Example 1

Готовят полутораслойную ткань на основе параарамидных волокон - тварона, плетение которых характеризуется переплетением с раппортом, по основе равным 4 нитям, и по утку, равным 8 нитям, при этом используют более одной системы уточных нитей, а промежутки между нитями меньше их диаметра. Поверхностная плотность ткани соответствует значению 320 г/м². Затем готовят покрытие на основе фторкаучука СКФ-26, которым заливают готовую ткань.A half-layer fabric is prepared on the basis of para-aramid fibers - tvarona, the weaving of which is characterized by weaving with rapport, based on 4 threads, and weft, equal to 8 threads, using more than one system of weft threads, and the gaps between the threads are smaller than their diameter. The surface density of the tissue corresponds to a value of 320 g / m ² . Then prepare a coating based on fluororubber SKF-26, which poured the finished fabric.

Пример 2Example 2

Готовят полутораслойную ткань, как указано в Примере 1, где в качестве параарамидного волокна используют армос (поверхностная плотность ткани соответствует значению 321 г/м²), затем добавляют полимерное покрытие на основе фторкаучуков СКФ-264 В.A one and a half layer fabric is prepared, as described in Example 1, where Armos is used as the para-aramid fiber (the surface density of the fabric corresponds to a value of 321 g / m ² ), then a polymer coating based on SKF-264 B fluoro rubbers is added.

Пример 3Example 3

Готовят полутораслойную ткань, как указано в Примере 1, где в качестве параарамидного волокна используют кевлар (поверхностная плотность ткани соответствует значению 320 г/м²), затем добавляют полимерное покрытие на основе фторкаучуков СКФ-26/3-6 (Элафтор серии 2000).A half-layer fabric is prepared, as described in Example 1, where Kevlar is used as the para-aramid fiber (the surface density of the fabric corresponds to a value of 320 g / m ² ), then a polymer coating based on fluororubber SKF-26 / 3-6 (Elaftor 2000 series) is added.

Пример 4Example 4

Готовят полутораслойную ткань, как указано в Примере 1, где в качестве параарамидного волокна используют армос (поверхностная плотность ткани соответствует значению 323 г/м²), затем добавляют полимерное покрытие на основе силиконового каучука СКТН-Ф.A one and a half layer fabric is prepared, as described in Example 1, where Armos is used as the para-aramid fiber (the surface density of the fabric corresponds to a value of 323 g / m ² ), then a polymer coating based on SKTN-F silicone rubber is added.

Пример 5Example 5

Готовят полутораслойную ткань, как указано в Примере 1, где в качестве параарамидного волокна используют русар (поверхностная плотность ткани соответствует значению 321 г/м²), затем добавляют полимерное покрытие на основе резиновой смеси ИРП-1265 НТА.A half-layer fabric is prepared, as described in Example 1, where rosar is used as the para-aramid fiber (the surface density of the fabric corresponds to a value of 321 g / m ² ), then a polymer coating based on the rubber mixture IRP-1265 NTA is added.

Пример 6Example 6

Готовят полутораслойную ткань, как указано в Примере 1, где в качестве параарамидного волокна используют кевлар (поверхностная плотность ткани соответствует значению 320 г/м²), затем добавляют полимерное покрытие на основе резиновой композиции: Elastosil LR 3001/55 А.A half-layer fabric is prepared as described in Example 1, where Kevlar is used as the para-aramid fiber (the surface density of the fabric corresponds to a value of 320 g / m ² ), then a polymer coating based on the rubber composition is added: Elastosil LR 3001/55 A.

Пример 7 (сравнительный)Example 7 (comparative)

Готовят полутораслойную ткань, как указано в Примере 1, где в качестве параарамидного волокна используют херакрон (поверхностная плотность материала соответствует значению 318 г/м²), затем добавляют полимерное покрытие на основе резиновой композиции Elastosil LR 3001/55 В.A one and a half layer fabric is prepared, as described in Example 1, where a heracron is used as the para-aramid fiber (the surface density of the material corresponds to a value of 318 g / m ² ), then a polymer coating based on the Elastosil LR 3001/55 B rubber composition is added.

Так как процесс сварки является одним из наиболее травмоопасных видов деятельности, поскольку сопряжен с такими рисками, как: искры и брызги расплавленного металла (температура капель около 1 800 град.), излучение сварочной дуги, вероятность возникновения открытого пламени (сварка вблизи легковоспламеняемых материалов), устойчивость материала спецодежды сварщика к действию нагретого до температуры 800°C прожигающего элемента должна составлять не менее 50 секунд (ГОСТ 12.4.184). Для проверки такой устойчивости материал подвергается воздействию прожигающего элемента (нихромовой проволоки), нагретого до 800°C. Нагретая проволока опускается на материал, который не должен разрушиться в течение 50 секунд. Если время прожигания составляет более 50 секунд, материал считается пригодным по своим защитным свойствам для изготовления спецодежды сварщика.Since the welding process is one of the most traumatic types of activity, since it involves risks such as sparks and splashes of molten metal (droplet temperature about 1,800 degrees), radiation from the welding arc, the possibility of an open flame (welding near flammable materials), the resistance of the welder's workwear material to the action of the burning element heated to a temperature of 800 ° C should be at least 50 seconds (GOST 12.4.184). To test this stability, the material is exposed to a burning element (nichrome wire) heated to 800 ° C. The heated wire is lowered onto a material that should not be destroyed within 50 seconds. If the burning time is more than 50 seconds, the material is considered suitable in its protective properties for the manufacture of welder's workwear.

В соответствии с ГОСТ Р 12.4.234-2007 проводилась оценка защитной способности материалов при воздействии мелких брызг расплавленного металла, которые возникают при выполнении сварочных и аналогичных работ. При проведении испытаний фиксируется количество капель расплавленного металла, которое приводит к повышению температуры внутренней поверхности испытуемого образца на 40 градусов. Нормативное значение составляет не менее 30 капель.In accordance with GOST R 12.4.234-2007, the protective ability of materials under the influence of small splashes of molten metal that occur during welding and similar work was evaluated. During testing, the number of drops of molten metal is fixed, which leads to an increase in the temperature of the inner surface of the test sample by 40 degrees. The standard value is at least 30 drops.

Материал по примерам 1-7 испытывался по указанным ГОСТ и дополнительно оценивался результат воздействия капель расплавленного металла на поверхность материала. Кроме того, спецодежда, изготовленная из указанных материалов, подвергалась опытной носке в режиме интенсивной эксплуатации. Результаты испытаний приведены в таблице 1.The material according to examples 1-7 was tested according to the specified GOST and the result of the action of drops of molten metal on the surface of the material was additionally evaluated. In addition, overalls made from these materials were subjected to experimental wear in intensive use. The test results are shown in table 1.

Как видно из таблицы, свойства предлагаемого материала превосходят нормативные требования к времени воздействия прожигающего элемента до разрушения (50 сек), капель расплавленного металла (более 30 капель), эксплуатации изделия (12 месяцев), кроме того, предлагаемый материал обеспечивает скатывание капель расплавленного металла с его поверхности без разрушения, что также выходит за рамки нормативных требований.As can be seen from the table, the properties of the proposed material exceed the regulatory requirements for the exposure time of the burning element to failure (50 sec), drops of molten metal (more than 30 drops), product operation (12 months), in addition, the proposed material provides rolling drops of molten metal with its surface without destruction, which also goes beyond regulatory requirements.

Существенность признака поверхностной плотности заявленного материала не менее 320 г/м² подтверждена сравнительным примером 7.The significance of the sign of surface density of the claimed material is not less than 320 g / m ² confirmed by comparative example 7.

Предлагаемый материал соответствует самому травмоопасному 3 классу защиты и может иметь широкое применение, в частности может быть использован для изготовления спецодежды, средств защиты рук (перчатки, краги), головы (шлемы), а также для изготовления нарукавников, фартуков, укрывных материалов и др.The proposed material corresponds to the most traumatic class 3 protection and can be widely used, in particular, it can be used for the manufacture of protective clothing, hand protection (gloves, gaiters), head (helmets), as well as for the manufacture of arm ruffles, aprons, covering materials, etc.

Claims

1. Heat-resistant flame-retardant multilayer material with a polymer coating, consisting of a half-layer fabric made of threads made of para-aramid fiber, characterized in that the fabric is characterized by weaving with rapport, based on 4 threads and weft equal to 8 threads, for the construction of which more than one was used systems of weft yarns, while the gaps between the yarns are less than their diameter at a surface density of the material of at least 320 g / m ² , and the heat-resistant polymer coating of the fabric is made on the basis of fluororubber and / or forces icon composition.

2. Heat-resistant fire-resistant multilayer material according to claim 1, characterized in that the threads are yarn of para-aramid fibers selected from the group consisting of twaron, Kevlar, Armos, Rusar, Herakron.

3. Heat-resistant fire-resistant multilayer material according to claim 1 or 2, characterized in that the heat-resistant polymer coating is made using fluoropolymers - fluoropolymers SKF-26, SKF-264V, SKF-26 / 3-6 (Elaftor 2000 series) or silicone rubbers: SKTN, SKTN-F, rubber compound IRP-1265 NTA, rubber composition: Elastosil LR 3001/55 A, Elastosil LR 3001/55 V.