Изделия, защищающие от множественных вредных воздействий, и способ их изготовления

Изделия, защищающие от множественных вредных воздействий, и способ их изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Ссылки на родственные заявки на патент

Настоящая заявка на патент является частичным продолжением заявки на патент №10/238160, поданной 9 сентября 2002 г., озаглавленной "Lightweight Radiation Protective Articles And Methods For Making Them", являющейся частичным продолжением заявки на патент №09/940681, поданной 27 августа 2001 г., озаглавленной "Lightweight Radiation Protective Garments", по которой получен патент США №6459091 В1 от 1 октября 2002 г., которая является частичным продолжением заявки на патент №09/206671, поданной 7 декабря 1998 г., озаглавленной "Lightweight Radiation Protective Garments", по которой получен патент США №6281515 от 28 августа 2001 г.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к изделиям, включающим в себя полотна (ткани), компаунды и пленки (пленочные слои), которые могут обеспечить защиту от вредных воздействий, представляющих угрозу жизни, например радиации, химических веществ, биологических агентов, металлических метательных снарядов и огня. В некоторых вариантах осуществления полотна и пленки настоящего изобретения используют для изготовления одежды с защитой от множественных вредных воздействий и обладающей хорошими теплорассеивающими свойствами.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В настоящее время существует много типов вредных воздействий, которые могут вызывать серьезные повреждения или даже смерть. Такие вредные воздействия включают в себя радиацию, разъедающие или токсические химические вещества, инфекционные биологические агенты, металлические снаряды, такие как пули или шрапнель, и огонь. Поскольку многие из таких вредных воздействий известны в течение многих лет, становится более необходимым, но и более трудным защищаться от них в свете последних террористических действий, в том числе атаки террористов 11 сентября 2001 г. на Центр Мировой Торговли.

Многие из вредных воздействий, с которыми мы сталкиваемся сегодня, обычно рассматривались как локализованные в таких местах, как атомные электростанции, заводы по переработке ядерного топлива, места захоронения ядерных отходов, рентгеновские сканеры, нефтеперегонные заводы и биологические лаборатории. Однако рост терроризма расширил область таких вредных воздействий до практически любого места. В случае ядерного излучения, взрыва портативной ядерной бомбы, такой как "грязная ядерная бомба", включающей в себя материалы отходов атомной промышленности, могут распространять смертельную радиацию по всей площади крупного города (с пригородами). Аналогично, высвобождение инфекционных биологических агентов больше не ограничивается биологическими исследовательскими лабораториями, может произойти где угодно там, где террористы решат высвободить такие инфекционные биологические агенты.

Дополнительно к необходимости защиты от угрожающих жизни вредных воздействий, действующих на значительных площадях, также существует необходимость одновременно защищаться от множества типов вредных воздействий. Например, несмотря на то, что можно с очевидностью предвидеть опасность радиационного заражения от атомной электростанции, наступление терроризма означает, что в настоящее время существует вероятность того, что смертельные биологические агенты или химические вещества могут быть высвобождены внутри той же самой атомной электростанции. Аналогично, несмотря на то, что стараются защититься от утечки смертельно опасных биологических агентов из биологической исследовательской лаборатории, взрыв террористом "грязной ядерной бомбы" вблизи такой лаборатории может вызвать серьезную радиационную опасность. В силу этого, больше не существует возможности обеспечения эффективной защиты просто учетом большинства предполагаемых типов вредных воздействий.

То, что является сегодня необходимым, - это способ эффективного и экономичного обеспечения защиты от множества типов вредных воздействий. В прошлом, например, одежду разрабатывали для обеспечения защиты от определенной угрозы. В случае радиации предпринималось некоторое количество попыток подавить пагубные воздействия радиации путем разработки одежды, непроницаемой для радиации. Обычно такая одежда, непроницаемая для радиации, состоит из жесткого материала, такого как резина с наполнителем в виде свинца или какого-либо другого тяжелого металла, который способен задерживать радиацию. Примеры непроницаемой для радиации одежды, импрегнированной свинцом, можно найти у Holland, патент США №3052799, Whittaker, патент США №3883749, Leguillon, патент США №3045121, Via, патент США №3569713, и Still, патент США №5038047. В других случаях непрозрачные для радиоактивного излучения материалы включаются в полимерные волокна, так как у Shah, патент США №5245195, и Lagace, патент США №6153666.

Также имеется одежда, разработанная для защиты от металлических снарядов, таких как пули или шрапнель. Например, Borgese, патент США №4989266, и Stone, патент США №5331683, раскрывают два типа пуленепробиваемых жилетов.

Дополнительно, разработаны полотна для обеспечения устойчивости к разъедающим и токсичным веществам. Примеры таких химзащитных полотен могут быть найдены в Интернете. Такие химзащитные полотна включают в себя полиэтиленовые полотна, такие как DuPont's Tyvek^®, полипропиленовые полотна, такие как Kimberly-Clark's Kleenguard^® или Kappler's Proshield^®, пластичные ламинатные полотна, такие как DuPont's TyChem^® или Kimberly-Clark's HazardGard I^® и полотна, основанные на микропористой пленке, такие как DuPont's NexGen^® или Kappler's Proshield 2^®. Такие химзащитные полотна также обеспечивают защиту от биологических агентов.

Наряду с тем, что такие полотна, соединения и одежда предшествующего уровня техники предлагают защиту от определенных типов угрозы, для защиты от которой они разработаны, они имеют несколько недостатков. Например, несмотря на то, что одежда предшествующего уровня техники, импрегнированная свинцом, обеспечивает хорошие меры защиты от губительного воздействия радиации, такая одежда предшествующего уровня техники является часто тяжелой, жесткой, дорогостоящей и объемной. Таким образом, такая одежда является часто неудобной, громоздкой и ограничивающей движение. Кроме того, свинец, конечно, является токсичным веществом, с которым необходимо обращаться очень осторожно, и не может быть утилизирован без надлежащего контроля. Помимо этого, имеются проблемы, связанные со стерилизацией и дезактивацией такой одежды предыдущего уровня техники, поскольку она обычно достаточно объемна, дорогостояща и токсична для утилизации после каждого использования.

Аналогично, пуленепробиваемые жилеты и взрывозащитные костюмы предыдущего уровня техники склонны иметь свойства слабого теплорассеяния. Такие пуленепробиваемые жилеты и взрывозащитные костюмы могут быть достаточно неудобными при ношении, когда жарко настолько, что пользователю следует выбирать, лучше отказаться от защиты, чем рисковать получением перегрева. Такое слабое теплорассеяние также имеет и другой недостаток в военных приложениях. Если тепло тела солдата увеличивается внутри пуленепробиваемого жилета или взрывозащитного костюма, солдат будет иметь высокую, так называемую, "тепловую сигнатуру" в других областях тела солдата, где может выделяться тепло. Такая неравномерная "тепловая сигнатура" может привести к тому, что будет легко определено место солдата термическим фотодетектором врага. Ради выживания на высокотехнологичном поле боя для солдата лучше быстро выделять тепло всем своим телом и таким образом иметь равномерную "тепловую сигнатуру".

Кроме того, вполне возможно, что одежда, разработанная таким образом, чтобы быть эффективной против одного из вредных воздействий, может быть неэффективной против других вредных воздействий. Например, защищающая от радиации одежда предшествующего уровня техники будет, вероятно, неэффективной для задержки пуль. И наоборот, пуленепробиваемые жилеты и взрывозащитные костюмы будут неэффективными для задержки радиации.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к изделиям, включая полотна и пленочные слои, которые могут защитить от множества вредных воздействий, включая вредные воздействия радиации, химических веществ и биологических агентов, металлических снарядов и огня. В некоторых вариантах настоящего изобретения полотна и пленки настоящего изобретения используются для изготовления одежды с защитой от множества вредных воздействий и с превосходными свойствами теплорассеяния. В других вариантах настоящего изобретения защитное полотно или пленка могут использоваться для изготовления пончо, защитной палатки, зонда для обнаружения радиации, обоев, наружной обшивки зданий, кровельного материала, композитного фундамента для зданий или облицовочный материал для кабины коммерческих самолетов, сканера аэропорта, устройство радиационного облучения пищи или рентгеновского кабинета. Кроме того, материалы настоящего изобретения могут быть включены в состав красителя или покрытия и нанесены на многие виды поверхностей.

Защищающие от радиации соединения предпочтительно разрабатываются путем смешивания защищающего от радиации материала, такого как барий, висмут, вольфрам или их соединений с порошкообразным полимером, гранулированным полимером или жидким раствором, эмульсией или суспензией полимера в растворителе или воде. Полимер преимущественно может быть выбран из широкого диапазона пластмасс, включающих в себя, без ограничений, полиуретан, полиамид, поливинилхлорид, поливиниловый спирт, природный латекс, полиэтилен, полипропилен, этиленвинилацетат и сложный полиэфир. Затем защищающую от радиации полимерную смесь объединяют с одним или несколькими слоями полотна.

Затем другие типы защиты от вредных воздействий могут быть объединены с защитой от радиации. Например, непрозрачный для радиоактивного излучения полимерный композит можно ламинировать на одно или несколько коммерчески доступных полотен, которые обеспечивают защиту от воздействий химических веществ, биологических агентов, металлических снарядов и огня. Коммерчески доступные полотна включают в себя полиэтиленовые полотна, такие как DuPont's Tyvek^®, полипропиленовые полотна, такие как Kimberly-Clark's Kleenguard^® или Kappler's Proshield^®, пластичные ламинатные полотна, такие как DuPont's TyChem^® или Kimberly-Clark's HazardGard I^® и полотна, основанные на микропористой пленке, такие как DuPont's NexGen^® или Kappler's Proshield 2^®, композитные полотна, содержащие углеродные сферы, такие как Blucher GmbH's Saratoga^™, и арамидные полотна, такие как DuPont's Kevlar^® или Nomex^®.

В качестве альтернативы пленка, способная обеспечить защиту от вредных химических веществ, биологических агентов, огня или металлических снарядов, может быть ламинирована или приклеена иным способом к защищающему от радиации полотну или пленке настоящего изобретения. Такая дополнительная пленка может быть создана из различных полимерных материалов, таких как полиэтилен, полипропилен, полиуретан, неопрен, политетрафторэтилен (Тефлон^®), Kapton^™, Mylar^™ или их сочетаний.

Если учитывается тепло, влажность или тепловая сигнатура солдата, то в защищающую от радиации полимерную смесь, до ее нанесения на один или несколько слоев полотна, могут быть добавлены теплорассеивающие соединения, такие как медь, серебро, алюминий, золото, бериллий, вольфрам, магний, кальций, углерод, молибден и/или цинк. В качестве альтернативы полимерный теплорассеивающий слой может быть специально разработан и приклеен к защищающему от радиации полотну.

Защищающее от радиации полотно, либо одно, либо объединенное с другими слоями (например, химзащитным, теплорассеивающим), может быть включено в состав пуленепробиваемого жилета или взрывозащитного костюма. Обычно, пуленепробиваемые жилеты и взрывозащитные костюмы сконструированы с арамидными и/или полиэтиленовыми слоями полотна, которые прошиты вместе. Для добавления защиты от радиации к такому пуленепробиваемому жилету или взрывозащитному костюму защищающий от радиации слой полотна может быть вшит между арамидными и/или полиэтиленовыми слоями полотна или ламинирован на них. Химическая и биологическая защита также может быть обеспечена путем сшивания химзащитных пленок с арамидными и/или полиэтиленовыми пуленепробиваемыми полотнами или их ламинирования.

С использованием подобных же принципов известные антипиреновые полотна, такие как арамидные Nomex^® или Kevlar^® полотна, производимые DuPont, могут быть объединены с пуленепробиваемыми, защищающими от радиации, химически стойкими, биологически стойкими и/или теплорассеивающими слоями полотна настоящего изобретения, либо путем пришивания, либо ламинирования для разработки одежды, которая обеспечивает защиту от многих видов вредных воздействий, угрожающих жизни. Такая одежда может быть охарактеризована как "универсальная" защитная одежда. Принципы настоящего изобретения также могут быть применимы к широкому ряду других изделий, включающих в себя хирургические капюшоны, больничные халаты, перчатки, покрывала для пациентов, пончо, перегородки, покрытия, комбинезоны, униформу, робу, палатки, чехлы, сумки, обои, облицовочный материал, сухую штукатурку, наружную обшивку зданий, фундамент зданий, радиационные зонды и др. Дополнительно, прозрачные элементы, обладающие свойствами непрозрачности для радиоактивного излучения, такие как импрегнированные защитные очки, могут быть приложены или включены в состав защитной одежды по настоящему изобретению.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 показан покрывающий все тело костюм, способный защитить своего пользователя от одного или нескольких вредных воздействий, опасных для жизни.

На фиг.2 показано поперечное сечение композитного полотна, имеющего центральный полимерный слой с множеством видов защищающих от радиации материалов.

На фиг.3 показано поперечное сечение двуслойного защищающего от радиации композитного полотна, которое иллюстрирует, как полотно может быть изготовлено дышащим и защищающим от радиации.

На фиг.4 показано поперечное сечение многослойного защищающего от радиации изделия, которое обеспечивает усиленную защиту от радиации.

На фиг.5А показан вид спереди медицинского фартука, способного защитить своего пользователя от одного или нескольких вредных воздействий, опасных для жизни.

На фиг.5 В показан вид сзади медицинского фартука по фиг.5А.

На фиг.6 показан костюм, состоящий из двух частей, способный защитить своего пользователя от одного или нескольких вредных воздействий, опасных для жизни.

На фиг.7 показано поперечное сечение защищающей от радиации сухой штукатурки, включающей в свой состав защищающие от радиации материалы по настоящему изобретению.

На фиг.8 показано поперечное сечение стены, в состав которой включены защищающие от радиации материалы по настоящему изобретению.

На фиг.9 показано поперечное сечение фундамента, в состав которого включены защищающие от радиации материалы по настоящему изобретению.

Фиг.10 представляет собой вид в перспективе зонда, в состав которого включены защищающие от радиации материалы по настоящему изобретению.

На фиг.11 показано поперечное сечение шестислойного полотна, которое обеспечивает множество видов защиты от вредных воздействий.

На фиг.12 показан пуленепробиваемый жилет, в состав которого включены защищающие от радиации пленки или другие защитные полотна настоящего изобретения.

На фиг.13 показан предпочтительный способ создания защищающего от радиации полотна или другого материала путем нанесения между двумя листами жидкого полимера, в состав которого включен защищающий от радиации материал.

Фиг.14 представляет собой улучшенную версию способа, показанного на фиг.13, который создает дополнительный слой защиты от вредных воздействий.

На фиг.15 показан второй способ создания защищающего от радиации полотна или другого материала путем нанесения между двумя листами жидкого полимера, в состав которого включен защищающий от радиации материал.

Фиг.16 представляет собой улучшенную версию способа, показанного на фиг.15, который создает дополнительный слой защиты от вредных воздействий

На фиг.17 показан расширенный способ создания полотна с множеством видов защиты от вредных воздействий.

На фиг.18 показан предпочтительный способ производства полимерной пленки, в состав которой включены защищающие от радиации материалы.

На фиг.19 показан альтернативный способ производства полимерной пленки, в состав которой включены защищающие от радиации материалы.

На фиг.20 показана улучшенная версия способа по фиг.19, которая создает пленку, имеющую множество свойств, защищающих от вредных воздействий.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 показан покрывающий все тело костюм 10, который изготовлен из полотен по настоящему изобретению, защищающих от вредных воздействий. Для обеспечения защиты всей поверхности покрывающий все тело костюм 10 предпочтительно должен быть цельным комбинезоном, который покрывает каждый участок человеческого тела. Могут быть использованы эластичные манжеты 12, 14 вокруг областей кисти и стопы для обеспечения плотной посадки. В качестве альтернативы перчатки 16, ботинки 18 и башлык 20 могут быть отдельными частями, которые покрывают с запасом комбинезон таким образом, чтобы не выглядывала поверхность кожи. Покрывающий все тело костюм 10 может также включать в себя застежки в виде крючков и петель или клапан 28 на молнии, чтобы обеспечить возможность пользователю легко одевать покрывающий все тело костюм 10.

Прозрачный щиток 24 для глаз предпочтительно включен в покрывающий все тело костюм 10 для обеспечения защиты лица. Для удобства щиток 24 для глаз может быть закреплен на петлях, таких как угловые заклепки 26, чтобы предоставить возможность пользователю откидывать щиток 24 вверх и вниз. В качестве альтернативы щиток для глаз может представлять собой только стандартное устройство, такое как защитные очки (не показано). Для обеспечения защиты от радиации в щиток 24 для глаз предпочтительно вставлено свинцовое стекло или подобное аналогичное защищающее от радиации стекло.

На фиг.2 показано поперечное сечение композитного полотна 50 с промежуточным защищающим от радиации полимерным слоем 60, который может быть использован для покрывающего все тело костюма по фиг.1 для обеспечения защиты от радиации. На фиг.2 промежуточный полимерный слой 60, который включает в себя защищающие от радиации материалы 62, 64, 66, 68 дополнительно к полимерам 52, заключен между двумя слоями полотна или другого материала 34, 36. Внешнее полотно или другой материал 34, 36 предпочтительно является ровным и мягким. Оно может быть, например, нетканым полимерным полотном, таким как полипропиленовое, полиэтиленовое, арамидное полотно, вискозой или любой их смесью. В качестве альтернативы внешнее полотно или другой материал может быть тканым полотном, таким как сукно, или может быть другим ровным, мягким материалом, таким как бумага или пленка.

В качестве защищающих от радиации материалов предпочтительным выбором для настоящего изобретения являются сульфат бария, вольфрам и висмут, поскольку, например, по сравнению со свинцом они более легкие, более дешевые и имеют меньше известных вредных воздействий на здоровье. Также могут быть использованы другие защищающие от радиации материалы, включая, но без ограничения ими, барий, другие соединения бария (например, хлорид бария), соединения вольфрама (например, карбид вольфрама и оксид вольфрама), соединения висмута, тантал, соединения тантала, титан, соединения титана, диатризоат меглумин Inj. USP (продаваемое Nycomed Corporation под торговой маркой HYPAQUE^™), ацетризоат натрия, бор, борную кислоту, оксид бора, соли бора, другие соединения бора, бериллий, соединения бериллия, бунамиодил-натрий, диатризоат натрия, этиодизированное масло, иобензаминовую кислоту, йокармовую кислоту, йоцетамовую кислоту, йодипамид, йодиксанол, иодизированное масло, йодалфионовую кислоту, о-йодогиппурат натрия, тетрайодфенолфталеин натрия, йодпирацет, йогликамовую кислоту, йогексол, йомегламовую кислоту, йопамидол, иопаноевую кислоту, йопентол, йофендилат, йофеноксильную кислоту, иопромид, иопроновую кислоту, иопидол, иопидон, йоталамовую кислоту, йотролан, йоверсол, йоксагловую кислоту, йоксилан, иподат, ацетризоат меглумина, меглумин-дитризоат метиодал натрия, метризамид, метризовую кислоту, фенобутиодил, фентетиоталеин натрия, пропилиодон, йодометамат натрия, созойодоловую кислоту, оксид тория и трипаноат натрия. Такие непрозрачные для радиоактивного излучения материалы могут быть приобретены у различных компаний, продающих химические вещества, таких как Fisher Scientific, P.O. Box 4829, Norcross, Georgia 30091 (телефон: 1-800-766-7000), Aldrich Chemical Company, P.O. Box 2060, Milwaukee, Wisconsin (телефон: 1-800-558-9160) и Sigma, P.O. Box 14508, St. Louis, Missouri 63178 (телефон: 1-800-325-3010). Для получения наилучшей защиты от радиации предпочтительны более мелкие размеры частиц защищающих от радиации материалов, такие как субмикронные размеры. Однако дополнительная стоимость при покупке таких мелких частиц должна быть соотнесена с важностью дополнительной защиты, которая будет достигнута. Специалисты в данной области техники легко поймут, что другие защищающие от радиации материалы, включающие в себя те же самые металлы, могут быть использованы взаимозаменяемо с перечисленными материалами.

В защищающем от радиации композитном полотне 50 по фиг.2 защищающие от радиации материалы внедрены в полимерную смесь 60. Полимерная смесь 60 предпочтительно включает в себя полимер 52, один или несколько защищающих от радиации материалов 62, 64, 66, 68 и одну или несколько добавок. Полимер 52 может быть выбран из широкого ряда пластмасс, включающих в себя, но не ограничиваясь ими, полиуретан, полиамид, поливинилхлорид, поливиниловый спирт, натуральный латекс, полиэтилен, полипропилен, этиленвинилацетат (ЭВА) и сложный полиэфир. Добавки обычно представляют собой химические вещества для улучшения гибкости, прочности, износоустойчивости или других свойств конечного продукта и/или для обеспечения соответствующей однородности и консистенции полимерной смеси. Такие добавки могут быть, в соответствующих случаях, пластифкаторами (например, эпоксидированное соевое масло, этиленгликоль, пропиленгликоль и т.д.), эмульгаторы, поверхностно-активные вещества, суспендирующие агенты, выравниватели, активаторы сушки, усилители текучести и т.д. Специалистам в области обработки пластмасс хорошо известны способы выбора и применения таких добавок.

Пропорции таких различных ингредиентов полимерной смеси могут быть разными. При использовании большей доли защищающих от радиации материалов в общем случае будет сильнее обеспечена защита от радиации. Однако если доля защищающих от радиации материалов является слишком высокой, полимерная смесь может стать ломкой при сушке или охлаждении и легко разваливаться на куски. Изобретатели установили, что более 50% полимерной смеси по весу может составлять сульфат бария, вольфрам, висмут или другие защищающие от радиации материалы, причем бульшая часть оставшейся смеси состоит из полимера.

Для своего промышленно выпускаемого под маркой DEMRON^™ защищающего от радиации соединения, полотна и покрывающего все тело костюма, продаваемых фирмой Radiation Shield Technologies, Inc. из Miami, Florida, изобретатели обычно используют полимерную смесь для защищающего от радиации соединения, содержащего приблизительно 85% по весу защищающих от радиации материалов и приблизительно 15% по весу полимера. В настоящее время предпочтительная комбинация защищающих от радиации материалов, используемых в полимерной смеси DEMRON^™, представляет собой вольфрам (75%), сульфат бария (20%) и висмут (5%). В настоящее время предпочтительные полимеры, используемые в полимерной смеси DEMRON^™, представляют собой этилвинилацетат (ЭВА) и полиэтилен. В настоящее время предпочтительные внешние слои полотна, используемые в DEMRON^™, представляют собой тканое сукно и нетканое полотно, такое как полотна из флэш-спиннинг-полиэтилена, переработанного сверхскоростным формованием DuPont's Tyvek^® и TyChem^®. Использование полотен Tyvek^® или TyChem^® для DEMRON^™ имеет преимущество в том, что к защищающим от радиации свойствам DEMRON^™ добавляется химическая и биологическая защита.

Подобно коммерческому продукту DEMRON^™ изобретателей промежуточный полимерный слой 60, показанный на фиг.2, включает в себя несколько типов защищающих от радиации материалов 62, 64, 66, 68. Такие защищающие от радиации материалы 62, 64, 66, 68 могут быть, например, соединением бария 62, соединением вольфрама 64, соединением висмута 66 и соединением йода 68. Путем использования множества разных защищающих от радиации материалов защищающее от радиации изделие может быть более эффективным при задержке различных видов радиации, чем подобное изделие с одним защищающим от радиации материалом. Например, некоторые защищающие от радиации материалы могут быть более эффективными при задержке бета-частиц, в то время как другие могут быть более эффективными при задержке гамма-лучей. Используя оба типа защищающих от радиации материалов в защищающем от радиации полотне или другом материале настоящего изобретения, изделие будет иметь улучшенную способность задерживать как бета-частицы, так и гамма-лучи.

В этом отношении уместно рассмотреть использование свинца в качестве одного из защищающих от радиации материалов для такого гибридного приложения, или даже в более общем случае, для типа пластифицированных материалов, раскрытых в настоящем изобретении. Хотя из-за своих потенциальных вредных воздействий на здоровье свинец не может быть предпочтительным как другие защищающие от радиации материалы, перечисленные ранее, тем не менее свинец может применяться в пластифицированной защищающей от радиации смеси или в некоторых других приложениях пластмассовых пленок.

В приложениях, в которых важно, чтобы защищающая от радиации одежда или изделие обладали воздухопроницаемостью, таких как хирургическая маска или, когда в очень жаркой и влажной окружающей среде используется покрывающий все тело костюм, два защищающих от радиации слоя 110, 112 ранее описанного типа могут быть перфорированы и расположены в шахматном порядке, как показано на фиг.3. Как показано на фиг.3, два защищающих от радиации слоя 110, 112 разделены промежутком 114. Для предотвращения промежутка 114 от смыкания промежуток 114 может быть заполнен очень пористым тканым или нетканым полотном, таким как сукно (не показано). Оба из двух защищающих от радиации слоев 110, 112 перфорированы для создания узоров отверстий 116, 118, 120. Путем разнесенного расположения отверстий 116, 118, 120 в двух листах 110, 112, как показано на фиг.3, радиоактивные частицы, которые движутся строго по прямой линии, будут задержаны, по меньшей мере, одним из двух слоев, в то время как для воздуха, который может огибать препятствия, будет обеспечена возможность прохода.

Тем же самым способом защищающие от радиации материалы, описанные ранее, или алюминий, могут быть сформированы в волокна и вплетены в одежду или переплетены с обычным материалом для одежды, таким как сукно, для обеспечения как гибкости суконной одежды, так и защиты от радиации одежды, содержащей металлический свинец. Защищающий от радиации материал может также быть включен в состав множества прозрачных пластмасс и стекол для создания, например, прозрачного щитка 24 для глаз типа, показанного на фиг.1, имеющего свойства непрозрачности для радиоактивного излучения. В другом альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения в материалы для придания им свойств непрозрачности для радиоактивного излучения могут быть помещены перфорированные или неперфорированные листы чистых защищающих от радиации материалов, таких как алюминий.

На фиг.4 показан второй подход к усилению защиты от радиации при помощи конкретной многослойной конструкции 80. Каждый из слоев 81, 82, 83 такого многослойного продукта 80 имеет разную толщину. Несмотря на то, что слой одной толщины 81 может быть способным останавливать радиацию 84, характеризующуюся определенной длиной волны, он может позволить пройти радиации 86, характеризующейся другой длиной волны. Тем не менее, путем усиления первого слоя дополнительными слоями с разной толщиной увеличивается шанс остановки разных типов радиации, безотносительно к их волновым характеристикам. В качестве еще одного примера слои 81, 82, 83 могут быть сконструированы из разных защищающих от радиации материалов. Например, изобретателями обнаружено, что защищающие от радиации материалы с барием, вольфрамом и/или висмутом предоставляют эффективную по стоимости защиту от альфа- и бета-частиц, но не предоставляет достаточной защиты от нейтронов. Для обеспечения лучшей защиты от нейтронов изобретатели разработали пленку, для большей эффективности плотно заполненную защищающими от радиации материалами, бором и/или бериллием. Такая пленка с бором и/или бериллием преимущественно может иметь приблизительно 50% по весу защищающих от радиации материалов и приблизительно 50% по весу полимера и добавок. Для обеспечения эффективной по стоимости защиты от альфа-, бета-частиц и нейтронов эффективным подходом могло бы быть объединение полимерного слоя, содержащего соединения 81, а именно барий, вольфрам и/или висмут, с полимерным слоем, содержащим соединения 82, а именно бор и/или бериллий. Как очевидно специалистам в данной области техники, синергетический эффект также может быть достигнут путем объединения различных защищающих от радиации материалов 62, 64, 66, 68, как показано на фиг.2, с использованием слоев различной толщины 81, 82, 83, как показано на фиг.4, для создания защищающего от радиации изделия, которое предлагает максимальное количество защиты от радиации при данном весе и толщине.

На фиг.5А, 5В и 6 показано, что многие виды одежды могут быть созданы из пленки и полотна настоящего изобретения, защищающих от вредных воздействий, и не ограничиваются покрывающим все тело костюмом 10, показанном на фиг.1. На фиг.5А, например, показан вид спереди медицинского фартука 130, который сконструирован из пленки и полотна настоящего изобретения, защищающих от вредных воздействий. Показанный фартук 130 покрывает грудь 132, верхнюю часть рук 134 и шею 136 пользователя пленкой или полотном, защищающим от вредных воздействий, такого как защищающее от радиации полотно, обсуждавшееся выше. Как очевидно специалистам в данной области техники, таким фартуком 130 можно покрыть большую или меньшую часть тела для обеспечения желаемого уровня защиты. На части фартука 130 сконструирован виток ремешков 138, который находится в нижней части талии, чтобы более плотно подогнать фартук 130 к телу пользователя. Такой виток ремешков 138 может преимущественно включать застежки в виде крючков или петель (не показано) для плотного удержания концов 139 ремешка вместе.

Фиг.5В представляет вид сзади медицинского фартука 130 по фиг.5А. Такой вид сзади показывает, как витки ремешков 138 пересекаются сзади таким образом, чтобы концы 139 могли встретиться спереди фартука 130. Такой вид сзади также показывает соединяющую завязку 140 в верхней части тела, которая держит фартук, плотно прилегающим к верхней части торса пользователя. Опять-таки, преимущественно могут быть использованы застежки в виде крючков или петель (не показано) для скрепления, с возможностью рассоединения, по меньшей мере, одного конца соединяющей завязки 140 в верхней части тела с медицинским фартуком 130. На фиг.5В открытая область 142 оставлена сзади медицинского фартука 130 таким образом, что весь фартук сидит более свободно на теле пользователя. Такая область 142 остается открытой, исходя из предположения, что перед и бока пользователя могут быть более уязвимыми для вредного воздействия, чем спина пользователя. Конечно, если спина пользователя подвергается опасности, такая область 142 не должна оставаться открытой.

На фиг.6 показано, что пленки и полотна настоящего изобретения, защищающие от вредных воздействий, могут быть созданы в виде костюма 150 из двух частей. Такой костюм из двух частей включает в себя штаны 152, куртку 154 и башлык 158, выполненные из пленок или полотен настоящего изобретения, защищающих от вредных воздействий. Ремень 156 может быть использован для плотной фиксации куртки относительно штанов 152. Также для обеспечения защиты от вдыхания опасных газов может быть использован противогаз 159. По сравнению с покрывающим все тело костюмом 10, показанным на фиг.1, такой костюм 150 из двух частей предпочтителен для военных приложений, где необходима гибкость. Например, в жаркий день солдат может пожелать надеть только штаны 152 и ремень 156, чтобы сохранять прохладу, при этом имея под рукой куртку 154, башлык 158 и противогаз 159 в случае неизбежной химической, радиационной или биологической опасности.

На фиг.7-10 показано, что для материалов настоящего изобретения, защищающих от вредных воздействий, их применимость не ограничена полотнами и одеждой. На фиг.7 показано, например, как защищающие от радиации материалы могут быть включены в состав сухой штукатурки 120. В этом случае защищающие от радиации материалы настоящего изобретения, такие как сульфат бария, вольфрам или висмут, могут быть смешаны с гипсом, обычно используемом в сухой штукатурке, и затем помещены 122 между двумя слоями картона 124, 126.

На фиг.8 и 9 показано, как материалы настоящего изобретения, защищающие от вредных воздействий, могут быть использованы в других строительных приложениях. На фиг.8, например, показано поперечное сечение стены 160 такого типа, который может быть применим для домов или других зданий. Такая стена 160 может включать в себя сухую штукатурку 162, изоляцию 166, внешнюю обшивку 164, внешнюю впитывающую воду бумагу 168 и облицовку 169 дома. Виды защиты от вредных воздействий настоящего изобретения могут быть включены в состав любого или всех таких слоев стены. Включение в состав защиты от радиации в обычную сухую штукатурку уже обсуждалось в связи с фиг.7. Защищающие от радиации материалы, такие как сульфат бария, вольфрам или висмут также могут быть примешаны или напылены на изоляционный материал 166. Облицовка 169 дома, используемая в конструкции, часто представляет собой пластическую пленку, такую как DuPont's Tyvek^®. Как описывалось ранее для DEMRON^™ полотна изобретателей, защита от радиации может быть добавлена в полотна типа Tyvek^® из флэш-спиннинг-полиэтилена путем ламинирования защищающей от радиации полимерной смеси на полотна типа Tyvek^®. Используя подобное ламинирование или другие способы прикрепления, можно добавить защиту от радиации в материалы, обычно используемые для внешней обшивки 164 и внешней впитывающей воду бумаги 168.

На фиг.9 показано, как может быть добавлена защита от вредного воздействия в фундамент 170 дома или другого здания. Такой фундамент может состоять из армированного бетона 174, на котором стоят доски 172 настила (пола) и стена 160 дома или здания. Для обеспечения защиты от радиации, например, радона, который проникает из почвы снизу, защищающие от радиации материалы, такие как сульфат бария, соединения вольфрама или соединения висмута, могут быть смешаны с армированным бетоном 174, используемым в фундаменте 170. В качестве альтернативы, слой пленки или полотна 176 настоящего изобретения может быть помещен между армированным бетоном 174 и досками 172 настила фундамента 170. Те же самые принципы могут быть использованы для защиты крыши (не показано) дома или здания от проникновения солнечной радиации. В случае крыши защищающие от радиации материалы могут быть смешаны с внешним кровельным материалом (например, керамической черепицей), ламинированы на внешний кровельный материал (например, кровельные плитки), и/или между внешним кровельным материалом и внутренней кровельной структурой может быть помещена пленка или полотно 176, показанного на фиг.9 типа, защищающие от вредных воздействий.

На фиг.10 показано, как композитные защищающие от радиации соединения настоящего изобретения могут быть использованы для создания объектов, полученных методом литья под давлением. Объект, полученн