Материалы, защищающие от ожогов

Материалы, защищающие от ожогов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

В целях уменьшения ожоговых поражений, связанных с огнем, требуется защитная одежда для специалистов, работающих в опасных средах, где возможно кратковременное воздействие огня, таких как в случае поисково-спасательных работ, и полиции. Защитная экипировка работников, подвергающихся воздействию данных условий, должна обеспечивать улучшенную защиту, позволяющую ее владельцу быстро и безопасно выбираться из опасной ситуации, а не бороться с ней.

Уровень техники

Традиционно огнестойкую защитную спецодежду изготавливали имеющей самый внешний слой, содержащий негорючую неплавящуюся ткань, изготовленную, например, из арамидов, полибензимидазола (ПБИ), поли-п-фенилен-2,6-бензобисоксазола (ПБО), модакрильных смесей, полиаминов, углерода, полиакрилонитрила (ПАН) и их смесей и комбинаций. Данные волокна могут быть огнестойкими по самой своей природе, но им присущи некоторые ограничения. В частности, данные волокна могут оказаться очень дорогостоящими, трудными для проведения окрашивания и печати и могут не характеризоваться надлежащей стойкостью к истиранию. В дополнение к этому, данные волокна поглощают больше воды и демонстрируют неудовлетворительный тактильный комфорт в сопоставлении с тканями на основе найлона или сложного полиэфира.

При достижении оптимальных эксплуатационных характеристик для пользователя в средах, характеризующихся воздействием внезапного мгновенного возгорания, требуется легкая, дышащая, водонепроницаемая или водостойкая одежда, демонстрирующая улучшенную защиту от ожогов. Стоимость водонепроницаемой, огнестойкой, защитной одежды представляла собой важное соображение в большом количестве областей применения, характеризующихся наличием опасных воздействий, вне сферы защиты от огня, что, таким образом, исключало использование типичных текстильных материалов, огнестойких по самой своей природе, таких как те, которые используются органами, занятыми пожаротушением.

Раскрытие изобретения

В одном варианте осуществления описывается материал, который является подходящим для использования в одежде работников, работающих в опасных средах, который является дышащим, водонепроницаемым и огнестойким при одновременной демонстрации легкости, комфортности для владельца, гибкости и доступности. В одном варианте осуществления предлагается способ уменьшения времени остаточного горения воспламеняемого плавкого материала до менее чем 20 секунд, включающий получение внешнего текстильного материала, содержащего воспламеняемый плавкий материал и имеющего внутреннюю сторону и внешнюю сторону; получение термореактивного материала, содержащего смесь полимерная смола - расширяемый графит, где расширяемый графит характеризуется расширением, равным, по меньшей мере, 900 мкм при нагревании до 280°С; нанесение смеси полимер - расширяемый графит на внутреннюю поверхность внешнего текстильного материала для получения термореактивного материала, в котором внешняя сторона внешнего текстильного материала подвергается воздействию пламени.

Краткое описание чертежей

Методика настоящего изобретения должна стать очевидной, исходя из следующего далее описания при рассмотрении его в связи с прилагаемыми чертежами, в числе которых:

Фигура 1 представляет собой схематическую иллюстрацию вида в поперечном сечении одного варианта осуществления, описанного в настоящем документе.

Фигура 2 представляет собой схематическую иллюстрацию вида в поперечном сечении еще одного варианта осуществления, описанного в настоящем документе.

Фигура 3 представляет собой схематическую иллюстрацию одного варианта осуществления, описанного в настоящем документе.

Фигура 4 представляет собой схематическую иллюстрацию еще одного варианта осуществления, описанного в настоящем документе.

Фигура 5А представляет собой схематическую иллюстрацию системы полимерная смола - расширяемый графит, нанесенной в виде дискретных точек.

Фигура 5В представляет собой схематическую иллюстрацию одного варианта осуществления рисунка нанесения в виде решетки.

Фигура 6 демонстрирует графическое представление расширения расширяемых графитов.

Фигура 7 демонстрирует схематическое представление образцов, подвергнутых испытанию на воздействие пламени при горизонтальном расположении образца, описанному в настоящем документе.

Фигура 8 представляет собой схематическую иллюстрацию еще одного варианта осуществления, описанного в настоящем документе.

Осуществление изобретения

В одном варианте осуществления в настоящем документе описывается способ уменьшения времени остаточного горения воспламеняемого плавкого материала. Как можно сказать, обращаясь к фигуре 1, текстильный материал композит (2), включающий внешний текстильный материал (10), содержащий воспламеняемый плавкий материал, снабжают термореактивным материалом (20), включающим смесь полимерная смола - расширяемый графит. В одном варианте осуществления термореактивный материал (20) размещают на внутренней стороне (11) внешнего текстильного материала (10). В случае воздействия на внешнюю сторону (12) внешнего текстильного материала (10) пламени внешний текстиль, снабженный слоем термореактивного материала, будет характеризоваться временем остаточного горения, меньшим, чем 20 секунд согласно испытанию в соответствии с предлагаемым в настоящем документе методом испытания на воздействие пламени при горизонтальном расположении образца и испытанием на самозатухание. В одном дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения к текстильному композиту (2) при необходимости приклеивают термостойкую текстильную подкладку (14), например, при помощи термореактивного материала, как это проиллюстрировано на фигуре 1. Материалы, подходящие для использования в качестве термостойкой текстильной подкладки (14), включают, например, текстильные материалы, которые являются неплавкими в соответствии с испытанием на плавление и термостойкость, представленным в настоящем документе. Примеры подходящих термостойких текстильных подкладок включают арамиды, разновидности огнестойкого (ОС) хлопка, ПБИ, ПБО, ОС-вискозу, модакрильные смеси, полиамины, углерод, стекловолокно, ПАН, политетрафторэтилен (ПТФЭ) и их смеси и комбинации. Подходящими для использования в качестве внешнего текстильного материала являются текстильные материалы, которые являются плавкими в соответствии с испытанием на плавление и термостойкость, включая, но не ограничиваясь нижеследующими: найлон 6, найлон 6,6, сложный полиэфир, полипропилен.

В еще одном варианте осуществления предлагается способ уменьшения времени разрывания текстильного композита. Со ссылкой к одному варианту осуществления, проиллюстрированному на фигуре 2, на ней предлагается текстильный композит (2), включающий внешний текстильный материал (10), содержащий плавкий материал, который может быть либо воспламеняемым, либо невоспламеняемым. Кроме того, по соседству с внутренней стороной (11) внешнего текстильного материала (10) размещают термостойкий конвективный барьер (30), а между ними предусматривается термореактивный материал (20). В одном способе получают текстильный композит (2), характеризующийся временем разрывания, которое согласно испытанию в соответствии с методом испытания на воздействие пламени при горизонтальном расположении образца, описанным в настоящем документе, увеличивается, по меньшей мере, на 20 секунд в сопоставлении с тем, что имеет место для текстильного композита, сконструированного по существу из тех же самых материалов, но без введения термореактивного материала. Варианты осуществления, включающие текстильные композиты, могут быть получены в соответствии со способами настоящего изобретения и включают внешний текстильный материал (10), содержащий плавкий материал, и термореактивный материал (20), в которых текстильный композит характеризуется увеличенным временем разрывания, которое больше, чем приблизительно 30 секунд, согласно испытанию в соответствии с методом испытания на воздействие пламени при горизонтальном расположении образца, описанным в настоящем документе.

В одном варианте осуществления предлагается способ получения текстильного композита, в котором текстильный композит, включающий внешний текстильный материал (10), который содержит материал, являющийся как плавким, так и воспламеняемым, и который, кроме того, включает термостойкий конвективный барьер (30) и термореактивный материал (20) между внешним текстильным материалом и термостойким конвективным барьером, характеризуется увеличением времени разрывания и уменьшением времени остаточного горения по сравнению с по существу теми же самыми текстильными компонентами, полученными без термореактивного материала. Испытания на время разрывания и остаточного горения проводят в соответствии с предложенными в настоящем документе методами испытания - испытание на воздействие пламени при горизонтальном расположении образца и испытание на самозатухание соответственно. В одном таком варианте осуществления текстильный композит характеризуется временем разрывания, которое является большим, чем 20 секунд, и временем остаточного горения, меньшим, чем 20 секунд.

В одном дополнительном варианте осуществления, пример которого представлен на фигуре 3, текстильный композит (2) может включать многослойный термостойкий конвективный барьер (30). Термостойкий конвективный барьер (30) может включать два и более слоя термостойкой пленки (34 и 34') и, например, полимерный слой (35) между ними. Полимерный слой (36) может быть водонепроницаемым или воздухонепроницаемым или может обладать обоими свойствами одновременно.

В еще одном варианте осуществления, таком как проиллюстрированный на фигуре 4, текстильный композит (2), кроме того, может включать текстильную подкладку (50), размещенную на той стороне теплостойкого конвективного барьера (30), которая противолежит термореактивному материалу (20). Текстильная подкладка (50) может быть прикреплена к текстильному композиту при помощи клея (40). Предпочтительно текстильная подкладка (50) представляет собой термостойкую текстильную подкладку, такую как материал, который выдерживает испытание на плавление и термостойкость, описанное в настоящем документе.

Также предлагается способ уменьшения прогнозируемого процента ожога тела после воздействия пламени согласно испытанию в соответствии с испытанием на воспламеняемость одежды ASTM F 1930 (Pyroman), описанным в настоящем документе. Способ включает получение текстильного композита, включающего внешний текстильный материал, содержащий плавкий материал, термостойкий конвективный барьер, а также термореактивный материал между внешним текстильным материалом и термостойким конвективным барьером. Способ, кроме того, включает конструирование одежды из текстильного композита, в которой внешний текстильный материал ориентирован по направлению от тела манекена и по направлению к источнику пламени. По истечении 4 секунд воздействия во время испытания на воспламеняемость одежды достигается уменьшение ожога тела, времени остаточного горения и скапывания расплава по сравнению с одеждой, сконструированной подобным образом и по существу из тех же самых материалов, но без термореактивного материала между внешним текстильным материалом и термостойким конвективным барьером. В определенных вариантах осуществления скапывание расплава не наблюдается, время остаточного горения уменьшается приблизительно на 20 секунд, и/или одежда, содержащая термореактивный материал, характеризуется прогнозируемым процентом ожога тела, который приблизительно на 5 процентов меньше, чем в случае одежды, сконструированной без термореактивного материала.

Фигура 6 демонстрирует графическое представление степеней расширения согласно методу ТМА для нескольких расширяемых графитов (А = Nyagraph 351, доступный в компании Nyacol Nano technologies, Inc.; В = 3626, доступный в компании Asbury Graphite Mills Inc.; С = 3494 Asbury Graphite Mills Inc.; D = Nyagraph 35, доступный в компании Nyacol Nano technologies, Inc.; E = 3538, доступный в компании Asbury Graphite Mills Inc.). Расширяемый графит, наиболее подходящий для использования в способах, описанных в настоящем документе, характеризуется средней степенью расширения, равной, по меньшей мере, 9 мкм/°С в диапазоне приблизительно от 180°С до 280°С. В зависимости от требуемых свойств текстильного композита желательным может оказаться использование расширяемого графита, характеризующегося степенью расширения, большей, чем 9 мкм/°С в диапазоне приблизительно от 180°С до 280°С, или степенью расширения, большей, чем 12 мкм/°С в диапазоне приблизительно от 180°С до 280°С, или степенью расширения, большей, чем 15 мкм/°С в диапазоне приблизительно от 180°С до 280°С. Один расширяемый графит, подходящий для использования в определенных вариантах осуществления, в случае нагревания до приблизительно 240°С расширяется, по меньшей мере, на 900 микронов в испытании на расширение по методу ТМА, описанном в настоящем документе. Размер частиц расширяемого графита, подходящий для использования в настоящем изобретении, должен быть выбран таким, чтобы смесь полимерная смола - расширяемый графит могла бы быть нанесена при использовании выбранного способа нанесения. Например, в случае нанесения смеси полимерная смола - расширяемый графит по методикам глубокой печати размер частиц расширяемого графита должен быть достаточно малым для соответствия растровым ячейкам.

Подходящими для использования в описанных вариантах осуществления являются полимерные смолы, имеющие температуру плавления или размягчения, меньшую, чем 280°С. В одном варианте осуществления полимерные смолы, использующиеся в способах, описанных в настоящем документе, являются достаточно текучими или деформируемыми для того, чтобы позволить расширяемому графиту существенно расшириться при воздействии тепла при 300°С или ниже, предпочтительно при 280°С или ниже. Желательной может оказаться вязкость при растяжении полимерной смолы, достаточно низкая для того, чтобы позволить расширяемому графиту расширяться и достаточно высокая для сохранения структурной целостности термореактивного материала после расширения смеси полимерной смолы и расширяемого графита. В еще одном варианте осуществления используют полимерную смолу, которая характеризуется динамическим модулем упругости в диапазоне от 10³ до 10⁸ дин/см² и значением тангенса дельта в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 10 при 200°С. В еще одном варианте осуществления используют полимерную смолу, которая характеризуется динамическим модулем упругости в диапазоне от 10³ до 10⁶ дин/см². В еще одном варианте осуществления используют полимерную смолу, которая характеризуется динамическим модулем упругости в диапазоне от 10³ до 10⁴ дин/см². Полимерные смолы, подходящие для использовании в некоторых вариантах осуществления, характеризуются модулем упругости и относительным удлинением при приблизительно 300°С или ниже, подходящими для того, чтобы позволить расширяться графиту. Полимерные смолы, подходящие для использования в некоторых вариантах осуществления, являются эластомерными. Другие полимерные смолы, подходящие для использования в некоторых вариантах осуществления, являются сшиваемыми, такими как сшиваемый полиуретан, такой как продукт Mor-melt R7001E (от компании Rohm & Haas). В других вариантах осуществления подходящие полимерные смолы являются термопластичными, имея температуру плавления в диапазоне от 50°С до 250°С, такими как Desmomelt VP КА 8702 (от компании Bayer Material Science LLC). Полимерные смолы, подходящие для использования в вариантах осуществления, описанных в настоящем документе, включают полимеры, которые включают, но не ограничиваются нижеследующими: сложные полиэфиры, термопластичные полиуретаны и сшиваемые полиуретаны и их комбинации. Другие полимерные смолы могут включать один или несколько полимеров, выбираемых из сложного полиэфира, полиамида, акрилового полимера, винильного полимера, полиолефина. Другие полимерные смолы могут включать силиконовую или эпоксидную смолу. В полимерную смолу при необходимости могут быть включены пламегасящие материалы.

В некоторых вариантах осуществления смеси полимерная смола - расширяемый графит смесь при расширении образует множество усиков, содержащих расширенный графит. Совокупная площадь поверхности смеси полимерная смола - расширяемый графит значительно увеличивается в сопоставлении с тем, что имеет место для той же самой смеси до расширения. В одном варианте осуществления площадь поверхности смеси после расширения увеличивается, по меньшей мере, в пять раз. В еще одном варианте осуществления площадь поверхности смеси после расширения увеличивается, по меньшей мере, в десять раз. В дополнение к этому, усики зачастую будут выступать наружу из расширенной смеси. В случае размещения смеси полимерная смола - расширяемый графит на подложке в прерывистой форме усики будут удлиняться, по меньшей мере, частично заполняя открытые участки между прерывисто расположенными областями. В одном дополнительном варианте осуществления усики будут удлиненными, характеризуясь соотношением между длиной и шириной, равным, по меньшей мере, 5 к 1.

Смесь полимерная смола - расширяемый графит может быть получена по способу, который обеспечивает получение однородной смеси полимерной смолы и расширяемого графита, не вызывая существенного расширения расширяемого графита. Подходящие способы перемешивания включают, но не ограничиваются нижеследующими: методики с использованием лопастного смесителя, смешивания и другого низкосдвигового перемешивания. В одном способе получения однородной смеси полимерной смолы и частиц расширяемого графита добиваются в результате перемешивания расширяемого графита с мономером или форполимером до полимеризации для получения полимерной смолы. В еще одном способе расширяемый графит может быть смешан с растворенным полимером, где растворитель после перемешивания удаляют. В еще одном способе расширяемый графит смешивают с расплавленным полимером при температуре, меньшей, чем температура расширения графита, и большей, чем температура плавления полимера. В способах, которые обеспечивают получение однородной смеси полимерной смолы и частиц расширяемого графита или агломератов расширяемого графита, перед расширением графита на него наносят покрытие или его инкапсулируют при использовании полимерной смолы. В других вариантах осуществления получения однородной смеси добиваются до нанесения смеси полимерная смола - расширяемый графит на подложку.

Смесь полимерная смола - расширяемый графит содержит расширяемый графит в количестве, меньшем или равном около 50 масс.% или меньшем или равном около 40 масс.% или меньшем или равном около 30 масс.%, при расчете на совокупную массу смеси полимерная смола - расширяемый графит, а баланс по существу составляет полимерная смола. В других вариантах осуществления расширяемый графит составляет количество, меньшее или равное около 20 масс.% или меньшее или равное около 10 масс.% или меньшее или равное около 5 масс.% от смеси, а баланс по существу составляет полимерная смола. В общем случае желательными являются от около 5 масс.% до 50 масс.% расширяемого графита при расчете на совокупную массу смеси полимерная смола - расширяемый графит. В некоторых вариантах осуществления получения требуемых характеристик огнестойкости можно добиться и при еще меньших количествах расширяемого графита. Подходящими для использования могут оказаться уровни загрузки, составляющие всего лишь 1%. В зависимости от требуемых свойств и конструкции получающихся в результате текстильных композитов в других вариантах осуществления подходящими для использования также могут оказаться и другие уровни содержания расширяемого графита. К смеси также могут быть добавлены и другие добавки, такие как пигменты, наполнители, противомикробные средства, технологические добавки и стабилизаторы.

Для получения термореактивного материала (20) смесь полимерная смола - расширяемый графит может быть нанесена на внешний текстильный материал (10) текстильного композита, так как, например, показано на фигуре 1. Термореактивный материал может быть нанесен в виде непрерывного слоя. Однако в случае желательности улучшенных воздухопроницаемости и/или тактильных ощущений смесь полимерная смола - расширяемый графит может быть нанесена прерывисто для получения слоя термореактивного материала, характеризующегося менее чем 100%-ной степенью покрытия поверхности. Прерывистое нанесение может обеспечить менее чем 100%-ную степень покрытия поверхности при использовании форм, включающих, но не ограничивающихся нижеследующими: точки, решетки, линии и их комбинации. В некоторых вариантах осуществления в случае прерывистого покрытия среднее расстояние между соседними участками прерывистого рисунка является меньшим, чем 5 мм, а предпочтительно меньшим, чем 3,5 мм, 2,5 мм, 1,5 мм и 0,5 мм. Например, при точечном рисунке, отпечатанном на подложке, будут измерять интервал между точками. В тех вариантах осуществления, в которых важными являются такие свойства, как тактильные ощущения, воздухопроницаемость и/или масса текстильного материала, может быть использована степень покрытия поверхности, меньшая, чем около 90%, или меньшая, чем около 80%, или меньшая, чем около 70%, или меньшая, чем около 60%, или меньшая, чем около 50%, или меньшая, чем около 40%, или меньшая, чем около 30%. Один способ получения степени покрытия, меньшей, чем 100%, включает нанесение смеси полимерная смола - расширяемый графит в результате отпечатывания смеси на поверхности конструкции, например, при использовании глубокой печати. Фигуры 5А и 5В иллюстрируют примеры, в которых слой термореактивного материала (20) размещают в виде рисунков из точек (фигура 5А) и решеток (фигура 5В) при прерывистом нанесении смеси полимерная смола - расширяемый графит (20) для получения термореактивного материала, например, на подложке (10), такой как термостойкий конвективный барьер или внутренняя сторона внешнего текстильного материала. Смесь полимерная смола - расширяемый графит может быть нанесена до достижения добавленной массы, меньшей, чем 100 г/м², или меньшей, чем 75 г/м², или меньшей, чем 50 г/м², или меньшей, чем 25 г/м².

При одном варианте прерывистого нанесения, таком как нанесение дискретных точек (20) фигуры 5А, смесь полимерная смола - расширяемый графит на подложку наносят, получая слой термореактивного материала (20) в виде множества дискретных предшествующих расширению структур, содержащих смесь полимерная смола - расширяемый графит. После расширения дискретные точки образуют множество дискретных вспененных структур, демонстрирующих структурную целостность, что, тем самым, обеспечивает получение защиты текстильного композита, достаточной для достижения улучшенных свойств, описанных в настоящем документе. Под структурной целостностью понимаются выдерживание термореактивным материалом после расширения сгибания или изгибания без возникновения существенного разрушения или отслаивания от подложки и выдерживание сжатия при измерении толщины согласно измерению в соответствии с испытанием на изменение толщины, описанным в настоящем документе.

Смесь полимерная смола - расширяемый графит в дополнение к точкам, линиям или решеткам может быть нанесена и в других формах. Другие способы нанесения смеси полимерная смола - расширяемый графит могут включать трафаретную печать, или нанесение покрытия в результате распыления или разбрызгивания, или нанесение покрытия шабером при том условии, что смесь полимерная смола - расширяемый графит может быть нанесена по такому способу, при котором достигается получение требуемых свойств при воздействии тепла или пламени.

В одном варианте осуществления, включающем термостойкий конвективный барьер, пример которого представлен на фигуре 2, слой термореактивного материала (20) может быть размещен на внешнем текстильном материале (10) или на термостойком конвективном барьере (30). В одном предпочтительном способе смесь полимерная смола - расширяемый графит наносят по способу, в котором смесь обеспечивает получение хорошего сцепления между термостойким конвективным барьером и внешним текстильным материалом. В тех вариантах осуществления, в которых текстильный композит включает слоистую конструкцию, смесь полимерная смола - расширяемый графит наносят в виде клея, например, для склеивания внутренней стороны внешнего слоя (10) текстильного материала и термостойкого конвективного барьера (30) до получения между внешним слоем (10) текстильного материала и термостойким конвективным барьером (30) слоя термореактивного материала. В еще одном способе смесь полимерная смола - расширяемый графит на композит наносят, получая слой термореактивного материала, который при необходимости, по меньшей мере, частично может размещаться внутри поверхностных пор или поверхностных пустот одного или обоих из слоев (10 и 30).

Описанные способы обеспечивают получение улучшенных свойств, которые являются в особенности выгодными для текстильных композитов, включающих внешний текстильный материал (10), который содержит материалы, включающие невоспламеняемые плавкие материалы или воспламеняемые плавкие материалы. Плавкими материалами являются материалы, которые являются плавкими в соответствии с испытанием на плавление и термостойкость. Для определения того, являются ли материалы воспламеняемыми или невоспламеняемыми, их подвергают испытанию на воздействие пламени при вертикальном расположении образца. В определенных вариантах осуществления внешний текстильный материал содержит полиамид, такой как найлон 6 или найлон 6,6, и сложный полиэфир, полиэтилен и их комбинации. Предпочтительные текстильные композиты образованы из внешних текстильных материалов, которые являются вязаными или ткаными, и внешний текстильный материал имеет массу, меньшую, чем 10,0 унций/ярд, предпочтительно находящуюся в диапазоне от 1 унции/ярд² до 10 унций/ярд². В альтернативном варианте масса внешнего текстильного материала находится в диапазоне от 1 унции/ярд² до 5,0 унций/ярд².

Для дополнительного улучшения эксплуатационных характеристик текстильного композита при воздействии пламени или тепла в текстильном композите могут быть предусмотрены материалы термостойкого конвективного барьера. Материалы термостойкого конвективного барьера включают материалы, такие как термостойкая пленка, и включают материалы, такие как полиимид, силикон, ПТФЭ, такой как плотный ПТФЭ или экспандированный ПТФЭ. Термостойкий конвективный барьер предотвращает возникновение конвективной теплопередачи на слои, расположенные позади него, при воздействии на него источника конвективного тепла. Конвективные барьеры, предназначенные для использования в вариантах осуществления, описанных в настоящем документе, после теплового воздействия характеризуются максимальной воздухопроницаемостью, меньшей, чем приблизительно 10 единиц по Frazier, согласно испытанию в соответствии с методом, описанным в настоящем документе. Предпочтительно конвективный барьер после теплового воздействия характеризуется воздухопроницаемостью, меньшей, чем 5 единиц по Frazier. Более предпочтительно конвективный барьер после теплового воздействия характеризуется воздухопроницаемостью, меньшей, чем 3 единицы по Frazier.

Текстильные композиты, полученные в соответствии со способами, описанными в настоящем документе, предпочтительно характеризуются значением скорости проницаемости водяных паров (СПВП), большим, чем около 1000, или большим, чем около 3000, или большим, чем около 5000, или большим, чем около 7000, или большим, чем около 9000, или большим, чем около 10000 и более. Предпочтительные текстильные композиты характеризуются временем разрывания, большим, чем около 50 секунд, большим, чем около 60 секунд, или даже большим, чем 120 секунд, согласно испытанию в соответствии с методами испытания на воздействие пламени при горизонтальном расположении образца, описанного в настоящем документе. Предпочтительные текстильные композиты также характеризуются временем остаточного горения, меньшим, чем 20 секунд, согласно испытанию в соответствии с методами испытания на воздействие пламени при горизонтальном расположении образца и испытания на самозатухание, описанными в настоящем документе. Дополнительные предпочтительные текстильные композиты характеризуются временем остаточного горения, меньшим, чем 15 секунд, или меньшим, чем 10 секунд, или меньшим, чем 5 секунд. Предпочтительные текстильные композиты демонстрируют по существу отсутствие скапывания расплава согласно испытанию на воздействие пламени при горизонтальном расположении образца. В еще одном варианте осуществления в соответствии со способами, описанными в настоящем документе, получают текстильный композит, создающий тактильные ощущения величиной, меньшей, чем около 300, или меньшей, чем около 250, или меньшей, чем около 200, и характеризующийся временем остаточного горения, меньшим, чем около 20 секунд, или меньшим, чем около 15 секунд, или меньшим, чем около 10 секунд, или временем остаточного горения, равным приблизительно нулю, согласно измерению в соответствии с испытаниями, описанными в настоящем документе для испытания на гибкость и тактильные ощущения и испытания на воздействие пламени при горизонтальном расположении образца и испытания на самозатухание.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения плавкие материалы, например описанный внешний текстильный материал (10), могут быть объединены с расширяющимся термореактивным материалом (20) во время воздействия тепла и/или пламени, которое является достаточным для плавления плавких материалов до получения расширенного композита. В некоторых вариантах осуществления плавкий материал может быть в достаточной степени впитан или адсорбирован, по меньшей мере, на части расширяющегося термореактивного материала. Получающийся в результате расширенный композит может включать удлиненные усики термореактивного материала и плавкий материал. В некоторых вариантах осуществления расширенный композит характеризуется структурной стабильностью согласно испытанию в соответствии с испытанием на изменение толщины. В одном варианте осуществления текстильный композит настоящего изобретения при воздействии тепла изменяет толщину. Толщина текстильного композита после расширения является, по меньшей мере, на 1 мм большей, чем толщина текстильного композита до расширения.

В одном варианте осуществления описывается материал, который является подходящим для использования в предметах одежды работников, работающих в опасных средах, которые являются дышащими, водонепроницаемым и огнестойким при одновременной демонстрации легкости, гибкости и комфортности при носке.

Не предполагая ограничения объема настоящего изобретения, следующие далее примеры иллюстрируют то, как настоящее изобретение может быть осуществлено и использовано.

Методы испытаний

Испытание на воздействие пламени при горизонтальном расположении образца

Данное испытание в общем случае смоделировано в соответствии с документом MIL-C 83429В. Образец текстильного композита 75 мм на 250 мм (3 дюйма на 10 дюймов) зажимали в стальном фиксаторе (400 мм в длину на 75 мм в ширину при наличии окна по центру приблизительно при 350 мм длины и 50 мм ширины) при использовании крепежных зажимов. Образец зажимали таким образом, чтобы зафиксировать кромки текстильного композита, не закрывая площадь поверхности текстильного композита, присутствующую в окне стального зажимного фиксатора. Образец в фиксаторе размещали горизонтально на высоте, равной приблизительно 40 мм, в 90-миллиметровом пламени (на основе бутана при 2 фунт/дюйм² с использованием горелки Meeke). Фигура 7 демонстрирует ориентацию конструкции текстильного композита 2, где плавкий внешний текстильный материал 10 во время проведения испытания ориентируют примыкающим к пламени 70. Образец подвергают воздействию пламени и регистрируют время вплоть до разрывания конвективных барьеров (или образования отверстия в лицевом текстиле в случае, когда конвективный барьер не использовался) в результате либо растрескивания, либо образования отверстия, когда при взгляде через трещину или отверстие в материале станет виден свет от пламени. После этого образец из пламени удаляют. Зарегистрированное время называют временем разрывания от воздействия пламени при горизонтальном расположении образца. Для образца проводят наблюдения на наличие скапывания расплава или падения капель.

Испытание на самозатухание

После удаления образца материала из пламени в вышеупомянутом испытании на воздействие пламени при горизонтальном расположении образца наблюдают за наличием у материала какого-либо остаточного горения и время остаточного горения регистрируют. В случае наличия у образца скапывания расплава или падения капель это также регистрируют. В случае отсутствия остаточного горения при наблюдении или в случае наблюдения существования остаточного горения при удалении, но при его самозатухании в течение пяти (5) секунд после удаления из пламени, материал считается самозатухающим.

Испытание на воздействие пламени при вертикальном расположении образца

Испытания для образцов материала внешнего текстильного материала проводили в соответствии со стандартом испытания ASTM D6413. Образцы подвергали воздействию пламени в течение 12 секунд. Время остаточного горения усредняли для 3 образцов. Воспламеняемыми считались текстильные материалы, характеризующиеся временем остаточного горения, большим, чем 2 секунды.

Метод испытания на воспламеняемость одежды

Предметы одежды для испытаний оценивали на стойкость к воздействию моделированного мгновенного возгорания при использовании методик, подобных документу ASTM F 1930-00 Standard Test Method for Evaluation of Flame Resistant Clothing for Protection Against Flash Fire Simulations Using an Instrumented Manikin. Перед проведением испытания при четырехсекундном воздействии проводили калибровку для голого манекена. После калибровки надевали хлопковую тенниску (стандартный размер 42, массой менее чем 7 унций/ярд²) и хлопковые трусы (размер М (средний)), а после этого куртку, изготовленную из слоистых материалов, описанных далее (стандартный размер 42). После одевания манекена для контроля методики испытания использовали усовершенствованную компьютерную систему, включающую зажигание запальных горелок, воздействие на одежду для испытания мгновенного возгорания, сбор данных в течение 120 секунд с последующим запусканием вытяжных вентиляторов для вентилирования камеры. Данные, собранные системой, использовали для вычисления падающего теплового потока, прогнозируемого ожогового поражения для каждого датчика во время и после воздействия и для получения отчета и графиков по каждому испытанию. Любое непрерывное горение после воздействия регистрировали как остаточное горение, а также отмечали и скапывание расплава или падение капель. Данные по прогнозируемому ожоговому поражению совместно с наблюдениями по остаточному горению и скапыванию расплава приведены в таблице 3. Прогнозируемое ожоговое поражение рассчитывают в результате деления совокупного количества датчиков, которые достигают ожога 2-й и 3-й степеней, на количество датчиков на участке, покрытом одеждой для испытания. Приведенный совокупный процент ожога тела представляет собой сумму процентов ожогов 2-й и 3-й степеней.

Испытание на плавление и термостойкость

Испытание использовали для определения термостойкости текстильных материалов. Данное испытание в своей основе имеет испытание на термостойкость, описанное в документе section 8.3 of NFPA 1975, 2004 Edition. Печью для испытаний являлась печь с циркуляцией горячего воздуха, указанная в документе ISO 17493. Испытание проводили в соответствии с документом ASTM D 751, Standard Test Methods for Coated Fabrics при использовании методик Procedures for Blocking Resistance at Elevated Temperatures (Sections 89 to 93) при следующих модификациях:

Ис