Теплозащитный материал

 

Изобретение относится к слоистым защитным материалам, используемым для пошива одежды пожарных. Теплозащитный материал содержит термостойкую волокнистую основу, слой влагозащитного материала с нанесенным на него слоем металлизированного покрытия. В качестве влагозащитного материала используют пористый материал, выбранный из класса полиолефинов, фтор-, хлор-, кремнийсодержащих полимеров с размером пор 0,01 - 1,0 мкм, а в качестве металлизированного покрытия - алюминий, медь, нитрид титана с толщиной слоя 0,05 - 0,25 мкм. Использование данного изобретения позволяет повысить комфортность защитной одежды за счет создания условий, обеспечивающих отвод паров избыточной влаги тела непосредственно через теплозащитный материал, упрощение конструкции пакета материалов для пошива одежды, повышение ее эксплуатационных свойств и эффективности защитного действия.

Изобретение относиться к слоистым защитным материалам, используемым для пошива одежды пожарных и спасателей, работающих в зоне высоких температур и открытого огня.

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.

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.).

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.

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.).

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.

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. ).

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.

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.

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.

Предложенный материал является цельным (монолитным), т. е. не имеет воздушных прослоек между слоями и обладает комплексом свойств.

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.

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.

Пример 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.

Пример 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.

Пример 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.

Пример 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.

Пример 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.

Пример 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.

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.

Материал обладает уникальными свойствами, так как имеет высокие отражательные качества, обладает воздухопроницаемостью и в то же время он не промокает под напором струи воды.

Формула изобретения

Теплозащитный материал, содержащий термостойкую волокнистую основу, слой влагозащитного материала с нанесенным на нем слоем металлизированного покрытия, отличающийся тем, что в качестве влагозащитного материала используют пористый материал, выбранный из класса полиолефинов, фтор-, хлор-, кремнийсодержащих полимеров с размером пор 0,01 - 1,0 мкм, а в качестве металлизированного покрытия - алюминий, медь, нитрид титана с толщиной слоя 0,05 - 0,25 мкм.