由濕氣不敏感型熱保護(hù)材料制備的服裝的制作方法
【專利說(shuō)明】由濕氣不敏感型熱保護(hù)材料制備的服裝
[0001]MM.
[0002] 本發(fā)明涉及用于保護(hù)免于接觸有害環(huán)境的服裝和服裝內(nèi)襯，且更具體地涉及消防 員穿著的這類內(nèi)襯和服裝以保護(hù)其免于接觸極端熱、潮濕和磨擦。
[0003] 保護(hù)性服裝被設(shè)計(jì)為防護(hù)穿著者免于接觸多種環(huán)境危險(xiǎn)，且消防員防護(hù)服是這類 服裝的代表。許多常規(guī)的消防套裝包含戰(zhàn)斗服上衣和褲子，其各自包含外殼、位于外殼下 方的濕氣阻隔層、位于濕氣阻隔層下方的熱內(nèi)襯和通常與熱內(nèi)襯連接的最內(nèi)側(cè)方巾面料層 (face cloth layer)〇
[0004] 該外殼通常由耐摩擦、耐火和耐熱材料制成，例如織造芳族聚酰胺材料，通常為 NOMEX或KEVLAR(兩者都是杜邦公司（E.I.DuPontdeNemours&Co.，Inc.)的商標(biāo)），或者 聚苯并咪唑，如PBI(塞拉尼斯公司（CelaneseCorp.)的商標(biāo)）纖維材料。
[0005] 該濕氣阻隔層（如CR.OSSTECH?濕氣阻隔層（W.L.戈?duì)柤巴使煞萦邢薰?(W.L.Gore&Associates,Inc.)的商標(biāo)））通常包含膜層，其可滲透濕氣但不可滲透液態(tài)濕 氣。該膜層通常連接于至少一種耐火和耐熱材料的基材，如芳族聚酰胺或聚苯并咪唑材料。
[0006] 該熱內(nèi)襯通常包含一層或多層絕熱材料，如針刺或水刺織物形式的相對(duì)厚的芳族 聚酰胺層纖維棉絮，其通常衍縫于輕質(zhì)含芳族聚酰胺織物基材或方巾面料。熱阻隔層的棉 絮捕獲空氣并具有足夠的空間提供必需的耐熱性，且織物基材保護(hù)熱內(nèi)襯的棉絮免于被穿 著者摩擦并提供了感覺(jué)上適當(dāng)?shù)谋砻妗?br>[0007] 前述組件通常排列在服裝內(nèi)，使得濕氣阻隔層位于熱內(nèi)襯和外殼之間。這旨在 (部分）防止熱內(nèi)襯的絕熱材料從環(huán)境中（例如從消防軟管噴霧或雨水中）吸收過(guò)量的液 體濕氣，其不利地增加服裝的總重量，并且由于與空氣相比水的高熱導(dǎo)性而降低耐熱特性， 提尚燒傷的風(fēng)險(xiǎn)。
[0008] 這類排列所固有的限制是穿著者排出的汗會(huì)被熱內(nèi)襯吸收，這也會(huì)導(dǎo)致所述不良 后果。
[0009] 重要的是，應(yīng)注意，濕氣也會(huì)經(jīng)由擴(kuò)散和凝結(jié)機(jī)制找到其進(jìn)入多個(gè)服裝層的路徑。 即，在適當(dāng)?shù)臈l件下，最初定位于內(nèi)層或外層的濕氣可以水蒸汽的形式移動(dòng)至其他位置并 在這些位置中凝結(jié)。這表明，簡(jiǎn)單阻隔液態(tài)水的物理運(yùn)輸不足以適用于所有情況以確保維 持適當(dāng)水平的熱保護(hù)。
[0010] 服裝各層內(nèi)的濕氣可作為有害的對(duì)流空氣移動(dòng)的來(lái)源。消防過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)稱為 跳火的情況，其中有限區(qū)域中大部分直接暴露的易燃材料被近乎同時(shí)點(diǎn)燃，并發(fā)生大量熱 暴露，且服裝提供保護(hù)免受燒傷的能力可以僅僅是數(shù)秒至數(shù)分鐘左右。較長(zhǎng)時(shí)間的較低水 平熱暴露也是有害的。
[0011] 加熱后，例如來(lái)自低于跳火水平（亞跳火）時(shí)火的有害輻射暴露，服裝各層內(nèi)存在 的空氣和任何濕氣將被加熱。充滿濕氣時(shí)，空氣可具有大量和有害量的熱能量，這比干燥空 氣要多得多。當(dāng)該充滿濕氣的空氣通過(guò)服裝各層擴(kuò)張和移動(dòng)時(shí)，如果其朝穿著者身體方向 移動(dòng)，會(huì)造成嚴(yán)重的燒傷風(fēng)險(xiǎn)。
[0012] 對(duì)于服裝的穿著者而言，保護(hù)性服裝層內(nèi)該濕氣的影響是高度不可預(yù)測(cè)的。即，穿 著者（如消防員）無(wú)法預(yù)見(jiàn)服裝中的濕氣對(duì)熱保護(hù)的損傷程度，因此其無(wú)法根據(jù)新的風(fēng)險(xiǎn) 水平有效地調(diào)節(jié)其行為。因此，服裝中的濕氣可減少"預(yù)警時(shí)間"，即穿著者因有害的熱暴露 而開(kāi)始感到疼痛與其經(jīng)歷二級(jí)燒傷期間的時(shí)間。疼痛與燒傷之間的這一時(shí)間（也稱作逃生 時(shí)間）對(duì)于穿著者（如消防員）至關(guān)重要，在被嚴(yán)重?zé)齻皽p少其熱暴露。在許多實(shí)際的 終端使用場(chǎng)景中，對(duì)于這類保護(hù)性服裝的穿著者而言，即使燒傷時(shí)間（time-to-burn)和預(yù) 警時(shí)間中的微小差異（如缺少數(shù)秒）也會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重傷害。
[0013] 因此，需要一種保護(hù)性服裝，其最小化由于濕氣產(chǎn)生的熱保護(hù)下降可能性。
[0014] 已嘗試解決這類常規(guī)保護(hù)性服裝（特別是消防服裝）中的一些這類缺點(diǎn)，例如通 過(guò)在多個(gè)服裝層之上和之中進(jìn)行防水表面處理。已知這些表面處理的有效性和持久性有 限，特別是在消防員常見(jiàn)的嚴(yán)酷環(huán)境中。其他嘗試包括使用固有非吸水性隔熱或阻隔材料， 如橡膠涂料、氯丁橡膠層或閉孔泡沫。然而，這些材料具有不需要的性質(zhì)，即高度不可滲透 濕氣擴(kuò)散，降低了穿著者通過(guò)汗液蒸發(fā)散發(fā)熱量的能力。該蒸發(fā)性蒸發(fā)輸送的高度阻力可 導(dǎo)致例如穿著者的核心溫度升高，潛在導(dǎo)致熱應(yīng)激、中暑和認(rèn)知功能減弱，以及系統(tǒng)中保留 的濕氣的增多，產(chǎn)生額外的熱損傷風(fēng)險(xiǎn)。此外，許多這類方法已不在符合目前的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， 并因此無(wú)法用于許多保護(hù)性服裝應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明涉及一種保護(hù)性服裝，其對(duì)于環(huán)境來(lái)源（如噴射水和氣候）和穿著者排汗 具有低濕粘附性能，使得對(duì)服裝的隔熱性能的影響最小，暴露于濕氣的重量增加最小，以及 具有兩次應(yīng)用之間快速干燥的有效能力。與常規(guī)消防服裝相比，本發(fā)明在潮濕和干燥條件 下都提供了更可預(yù)測(cè)和一致的隔熱，且相對(duì)于常規(guī)消防服裝具有延長(zhǎng)的預(yù)警時(shí)間（疼痛時(shí) 間和燒傷時(shí)間之差）。此外，本發(fā)明允許構(gòu)建具有以下性質(zhì)的消防服裝：改進(jìn)的移動(dòng)性（如 相對(duì)薄和輕質(zhì)）、NFPA1971合規(guī)性、EN469合規(guī)性、耐液體穿透性、性能持久性以及穿著和脫 卸容易性。此外，本發(fā)明允許構(gòu)建具有以下性質(zhì)的消防服裝：改進(jìn)的由于輻射暴露的亞跳火 熱保護(hù)性、良好的壓縮下耐導(dǎo)熱性、合適的耐蒸汽燒傷性和耐對(duì)流傳熱性。此外，本發(fā)明允 許構(gòu)建具有改進(jìn)的跳火熱保護(hù)性的消防服裝，其由Pyroman測(cè)試（例如通過(guò)ASTM 1930-12) 以及NFPA 1971和EN 469標(biāo)準(zhǔn)中包含的熱保護(hù)性能測(cè)試測(cè)量。在替代性實(shí)施方式中，具有 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)斗服可表現(xiàn)出45%或更低（或者40%或更低，或37%或更低）的總身體 燒傷性能百分比，如本發(fā)明測(cè)試方法中所述。最后，本發(fā)明允許構(gòu)建相對(duì)于常規(guī)服裝向穿著 者提供較低熱應(yīng)激的消防服裝，最小化對(duì)蒸發(fā)輸送的阻力，且具體是NFPA 1971和EN 469 標(biāo)準(zhǔn)中含有的蒸發(fā)性熱轉(zhuǎn)移性能測(cè)試。具體而言，該結(jié)構(gòu)的各層會(huì)提供小于50m2Pa/W(或 者小于25m 2Pa/W)的蒸發(fā)輸送阻力，其由Ret所測(cè)量。
[0016] 除非另有限定，在此使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)的含義均與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員的通常理解一致。雖然可采用與本文所述類似或等同的任何方法和材料實(shí)施或 測(cè)試本發(fā)明，但本文描述優(yōu)選的方法和材料。
[0017] -個(gè)目的是一種保護(hù)性服裝結(jié)構(gòu)，其包含外層，透氣耐液態(tài)水膜，隔熱層和不透氣 防液可滲透濕氣膜，該透氣耐液態(tài)水膜比該不透氣防液可滲透濕氣膜更靠近外層，且隔熱 層位于透氣耐液態(tài)水膜與不透氣防液可滲透濕氣膜之間。
[0018] 另一個(gè)目的是一種具有透氣耐液態(tài)水膜的保護(hù)性服裝，該膜包含在含有耐火織物 的可分離組件內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該保護(hù)性服裝可具有不透氣防液可滲透濕氣膜，其 包含在含有耐火織物的可分離組件內(nèi)。本文所用術(shù)語(yǔ)"可分離"旨在指一個(gè)組件基本不連 接跨其表面的相鄰組件，但可繞其周長(zhǎng)連接相鄰組件的周長(zhǎng)（使用縫合或其他方式將各組 件固定在一起），但在除去該縫合或其他方式后，各組件可容易地彼此分離且不再連接。
[0019] 在另一個(gè)實(shí)施方式中，該保護(hù)性服裝具有隔熱層，其位于透氣耐液態(tài)水膜與不透 氣防液可滲透濕氣膜之間的可分離層中。在其他實(shí)施方式中，該保護(hù)性服裝具有一種結(jié)構(gòu)， 其中至少一部分隔熱層與透氣耐液態(tài)水膜相連。或者，本發(fā)明涉及一種保護(hù)性服裝，其中， 至少一部分隔熱層與不透氣防液可滲透濕氣膜相連。在其他實(shí)施方式中，該保護(hù)性服裝包 含隔熱層，該隔熱層的第一部分與透氣耐液態(tài)水膜相連，該隔熱層的第二部分與不透氣防 液可滲透濕氣膜相連，且該隔熱層的第三部分被整合為第一部分和第二部分之間的可分離 組件。
[0020] 在其他實(shí)施方式中，該保護(hù)性服裝包含一種結(jié)構(gòu)，其中，透氣耐液態(tài)水膜的濕氣滲 透速率（MVTR)是不透氣防液可滲透濕氣膜的MVTR的至少2倍。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該 保護(hù)性服裝包含透氣耐液態(tài)水膜，該膜包含疏油薄膜。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該保護(hù)性服裝 包含不透氣防液可滲透濕氣膜，該膜包含疏油薄膜。"疏油"指具有耐油性的薄膜，其油級(jí)為 至少1或更高，或者至少2或更高，或者至少4或更高。
[0021] 在一個(gè)替代性實(shí)施方式中，該保護(hù)性服裝包含透氣耐液態(tài)水膜，其MVTR比不透