BRPI0619973A2

BRPI0619973A2 - vestimentas protetoras que fornecem proteção térmica

Info

Publication number: BRPI0619973A2
Application number: BRPI0619973-9A
Authority: BR
Inventors: Michael Andrew Laton
Original assignee: Southern Mills Inc
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2011-10-25
Also published as: EP1959771A1; ES2496966T3; EP1959771B1; CA2633173C; US7854017B2; CA2633173A1; AU2006325488A1; US20070137012A1; AU2006325488B2; WO2007070079A1; JP2009520116A; JP5346586B2; BRPI0619973B1; DK1959771T3

Abstract

VESTIMENTAS PROTETORAS QUE FORNECEM PROTEçAO TéRMICA. Um tecido termicamente protetor (22) inclui uma composição de fibras inerentemente resistentes à chama, e interstícios possuindo bolsas isolantes de ar, em que pelo menos um pouco do ar é incorporado nos intersticios por um trabalho de processamento mecânico.

Description

Relatório Descritivo

Pedido de Patente de Invenção para: "VESTIMENTAS PROTETORAS QUE FORNECEM PROTEÇÃO TÉRMICA".

CAMPO DA TÉCNICA.

A presente divulgação se refere genericamente a vestimentas protetoras e tecidos protetores e especificamente a vestimentas termicamente protetoras e tecidos termicamente protetores.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO.

Diversas ocupações necessitam que o funcionário seja exposto ao calor e à chama.- Para evitar ser ferido enquanto trabalha em tais condições, o funcionário pode usar vestimentas protetoras construídas de materiais especiais resistentes à chama. As vestimentas protetoras podem ser vários artigos de vestuário, incluindo macacões, calças ou jaquetas.

Por exemplo, os bombeiros tipicamente usam vestimentas protetoras que são comumente tratadas como roupas de proteção. As roupas de proteção podem ter várias camadas incluindo, por exemplo, um revestimento térmico que isola do calor extremo, uma barreira de umidade intermediária que evita a entrada de água na vestimenta, e um revestimento exterior que protege da chama e da abrasão. Em outros casos, as vestimentas protetoras podem compreender uma camada única do material que é resistente à chama. As vestimentas protetoras com uma única camada podem ser usadas por trabalhadores industriais, tais como trabalhadores da indústria do petróleo e de utilidades, de fundições, soldadores, e pilotos de · carros de corrida. Adicionalmente, tais vestimentas protetoras podem ser usadas por indivíduos realizando funções militares e indivíduos em funções de busca e resgate urbanos.

A proteção térmica das vestimentas protetoras pode ser melhorada aumentando a quantidade do isolamento fornecido dentro da vestimenta. Contudo, aumentar o isolamento tipicamente se equipara com o aumento do peso da vestimenta. Infelizmente, tais aumentos no peso podem aumentar a fadiga de uso e o risco de choque térmico quando a vestimenta é usada em ambientes de alta temperatura. Além disso, as vestimentas protetoras volumosas podem reduzir a mobilidade do usuário.

Da discussão acima, existe uma necessidade evidente de vestimentas protetoras que sejam relativamente termicamente protetoras e sejam também relativamente leves e flexíveis.

RESUMO DA INVENÇÃO.

Um tecido termicamente protetor inclui uma composição de fibras inerentemente resistentes à chama, e interstícios possuindo bolsas isolantes de ar, em que pelo menos um pouco do ar é incorporado nos interstícios por um processo de trabalho mecânico.

Em outra modalidade, uma vestimenta termicamente protetora inclui uma ou várias camadas, pelo menos uma camada possuindo uma composição de fibras inerentemente resistentes à chama e interstícios possuindo bolsas isolantes de ar, em que pelo menos um pouco do ar é incorporado nos interstícios por um processo de trabalho mecânico.

Em outra modalidade, um método de aumentar a proteção térmica fornecida por uma vestimenta termicamente protetora inclui o tecido mecanicamente processado para incorporar o ar nos interstícios dentro do tecido, e a construção de uma vestimenta termicamente protetora compreendendo o tecido, a vestimenta termicamente protetora possuindo proteção térmica aumentada.

Em outra modalidade, um método para reduzir a riqidez flexionai de uma vestimenta termicamente protetora inclui o tecido mecanicamente processado para incorporar o ar nos interstícios dentro do tecido, e a construção de uma vestimenta termicamente protetora compreendendo o tecido, a vestimenta termicamente protetora possuindo proteção térmica aumentada. Outros sistemas, dispositivos, características e vantagens dos tecidos e vestimentas divulgados serão ou ficarão evidentes para uma pessoa versada na técnica através da análise dos seguintes desenhos e da descrição detalhada. Todos os ditos sistemas, dispositivos, características e vantagens adicionais são destinadas a serem incluídas dentro dessa descrição, são destinados a serem incluídas dentro dos limites da presente invenção, e são destinadas a serem protegidas pelas reivindicações em anexo.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS.

As vestimentas protetoras e os tecidos divulgados podem ser melhor compreendidos com referência aos seguintes desenhos. Os componentes nos desenhos não estão necessariamente em escala.

A Figura 1 ilustra uma vista de corte parcial de uma modalidade de uma vestimenta protetora.

A Figura 2 ilustra uma vista de perspectiva explodida de uma parte da vestimenta ilustrada na Figura 1.

A Figura 3 ilustra uma vista frontal de uma modalidade de uma vestimenta protetora.

A Figura 4 ilustra uma máquina de propulsão pneumática, que é um exemplo de máquina para o tecido mecanicamente processado. DESCRIÇÃO DETALHADA.

Tal como descrito acima, seria desejável produzir uma vestimenta protetora que fosse termicamente protetora e ainda relativamente leve e flexível. Tal como é descrito abaixo, tal vestimenta pode ser produzida com tecido mecanicamente processado pelo menos em uma parte do tecido da vestimenta protetora. Tal trabalho mecânico cria e/ou alarga os espaços intersticiais adicionais no tecido que possui bolsões isolantes de ar. Os bolsões isolantes de ar permitem uma proteção térmica aumentada sem um aumento correspondente no volume ou no peso do tecido.

A Figura 1 ilustra um exemplo de vestimenta protetora. Mais particularmente, a Figura 1 ilustra a roupa de proteção de bombeiro 10 na forma de um casaco. Contudo, a presente divulgação não está limitada às roupas de proteção de bombeiro ou a casacos, mas em vez disso pertence a vestimentas protetoras em geral e aos tecidos que as vestimentas protetoras compreendem. Muito embora um casaco como roupa de proteção tenha sido ilustrado com a finalidade de exemplo, os princípios aqui descritos podem ser aplicados ao tecido de outras vestimentas protetoras que são destinados a fornecer proteção térmica.

A vestimenta protetora pode ser composta de múltiplas camadas. Nas modalidades em que a vestimenta protetora é a roupa de proteção 10, as múltiplas camadas podem incluir um revestimento exterior 12, uma barreira de umidade 14 e um revestimento térmico 16, tal como indicado na Figura 2. O revestimento exterior 12 é tipicamente construído de materiais resistentes à chama e à abrasão compreendendo fibras inerentemente resistentes à chama feitas de, por exemplo, aramida (meta-aramida ou para-aramida), polibenzoimidazol (PBI), polibenzoxazol (PBO), polipiridobisimidazol (PIPD), Rayon FR ou melamina. 0 Rayon FR é considerado uma fibra inerentemente resistente à chama porque um é incorporado retardante de chama na fibra enquanto a fibra está sendo formada, e por isso o retardante de chama não pode ser retirado da fibra via um processo, tal como lavagem.

A barreira de umidade 14 é tipicamente construída de um tecido não trançado ou trançado resistente à chama laminado a uma camada de material impermeável à água. 0 tecido resistente à chama pode compreender fibras inerentemente resistentes à chama feitas de, por exemplo, aramida ou melamina. A camada de material impermeável à água pode ser, por exemplo, uma membrana de politetrafluoroetileno (PTFE), de poliuretano, ou de bicomponente PTFE/poliuretano. A camada impermeável pode ser guarnecida sobre a barreira de umidade 14 para ficar de frente ao revestimento térmico 16.

O revestimento térmico 16 pode compreender uma ou várias camadas do material termicamente protetor, que são tipicamente acolchoadas em conjunto. Por exemplo, o revestimento térmico 16 pode incluir uma camada de isolamento 18 e uma camada de revestimento frontal 20. A camada de isolamento 18 pode ser um material não trançado, tal como um material misto, compreendendo diversas fibras inerentemente resistentes à chama feitas de, por exemplo, aramida, melamina, Rayon resistente à chama (FR), modacrílico, ou fibras de carbono. Em algumas modalidades, podem ser usadas múltiplas camadas de isolamento 18. A camada de revestimento frontal 20 pode ser construída de material trançado compreendendo fibras inerentemente resistentes à chama feitas de, por exemplo, aramida, melamina, Rayon FR, modacrílico, ou carbono.

Embora as Figuras 1 e 2 descrevam a vestimenta protetora como tendo múltiplas camadas, a vestimenta protetora pode compreender uma camada única. Por exemplo, um funcionário de indústria pode usar uma vestimenta protetora 21 que possui uma camada única 22, tal como mostrado na Figura 3. A camada única 22 pode ser um tecido possuindo uma mistura de fibras, em que pelo menos algumas fibras sejam inerentemente resistentes à chama. Exemplos de fibras inerentemente resistentes à chama que podem estar presentes na mistura incluem fibras feitas de aramida, de polibenzoxazol (PBO), de polibenzoimidazol (PBI), de polipiridobisimidazol (PIPD), de Rayon FR, de modacrilico FR, de carbono, ou de melamina. Em algumas modalidades o tecido pode incluir somente fibras inerentemente resistentes à chama, e em outras modalidades o tecido pode ser uma mistura de fibras inerentemente resistentes à chama e fibras que não sejam resistentes à chama tais como uma mistura modacrilico FR e algodão.

Em uma modalidade a camada única 22 pode ser um tecido possuindo fibras de aramida, ou uma mistura feita de Rayon FR e aramida. Por exemplo, o tecido pode ter aproximadamente 100 % de meta-aramida. Alternativamente, o tecido pode ter aproximadamente 65 % de meta-aramida e aproximadamente 35 % de Rayon FR. Em outros casos, o tecido pode ter aproximadamente 40 % de para-aramida e aproximadamente 60 % de Rayon FR.

Em outras modalidades, a camada única pode possuir fibras de para-aramida e uma entre meta-aramida, PBI, PB0, PIPD, ou melamina. Por exemplo, o tecido pode ter aproximadamente 60 % da fibra para-aramida e aproximadamente 40 % de uma das fibras meta-aramida, PBI, PBO, PIPD, ou melamina. Em ainda outras modalidades, a camada única pode possuir fibras de meta-aramida e modacrilico FR. Por exemplo, o tecido pode conter fibra de meta-aramida em aproximadamente 50 % e modacrilico FR em aproximadamente 50 %.

Os exemplos de fibras para-aramida incluem aqueles que estão atualmente disponíveis sob as marcas registradas de KEVLAR® (DuPont), e TECHNORA® e TWARON® (Teijin). Exemplos de fibras de meta-aramidas incluem os vendidos sob as marcas registradas NOMEX T-450 ® (100 % de meta-aramida), NOMEX T-455® (uma mistura de 95 % de N0MEX® e 5 % de KEVLAR®), e NOMEX T-462® (uma mistura de 93 % de NOMEX®, 5 % de KEVLAR®, e 2 % de carbono/náilon anti-estática), cada um dos quais é produzido pela DuPont. Exemplos de fibras meta-aramidas também incluem fibras que estão atualmente disponíveis sob a marca registrada de C0NEX®, que são produzidas pela Teijin. Exemplos de fibras de melamina incluem as fibras Basofil® produzidas pela McKinnon-Land- Moran, LLC. Exemplos de fibras de PBO incluem as fibras Zylon® produzidas pela Toyobo. Exemplos de fibras de PIPD inclui as fibras M5® produzidas pela Magellan Systems International, Inc.

Para os objetivos da presente divulgação, onde o nome de um material for aqui utilizado, o material referido pode compreender principalmente o material denominado, mas não pode estar limitado ao material denominado. Por exemplo, o termo "fibras de meta-aramida" é destinado a incluir as fibras NOMEX® T-462, que, tal como é observado acima, compreendem quantidades relativamente pequenas de fibra para-aramida e de fibra anti estática além de fibras compostas do material de meta-aramida.

Tal como está descrito acima, antes que a vestimenta protetora seja formada uma ou várias camadas da vestimenta podem ser submetidas a um trabalho de processamento mecânico. O trabalho de processamento mecânico pode aumentar a proteção térmica acrescentando e/ou alargando espaços intersticiais na camada de tecido para produzir uma construção mais "aberta" da camada de tecido. De acordo com objetivos desta divulgação, os "processos de processamento mecânico" são aqueles processos que modificam a geometria ou o arranjo de fibras dentro do tecido através da manipulação física. Especificamente, o processamento mecânico faz com que o material flexione e se abra por fricção contra si próprio ou através do contato (por exemplo, do impacto) com os componentes da máquina de processamento mecânico. Acredita-se que tal manipulação mecânica cause o deslizamento inter-fibra, que comunica ao tecido uma estrutura aberta caracterizada pela adição e/ou o alargamento de interstícios do tecido possuindo bolsões de isolamento de ar. 0 ar que é incorporado nos interstícios adicionais e/ou alargados pelo trabalho de processamento mecânico aumenta a espessura do tecido sem aumentar o peso ou volume do tecido, fornecendo isolamento adicional contra o calor.

Um tipo do trabalho de processamento mecânico que pode ser usado para abrir a estrutura do tecido é uma máquina de propulsão pneumática 23, tal como mostrado na Figura 4. Em tal máquina 23, uma circulação do mecanismo 24, semelhante a um ventilador, direciona um fluxo de ar comprimido através de uma câmara de propulsão pneumática 26. Um cordão contínuo de tecido 28, fornecido dentro da câmara 26, é pneumaticamente transmitido pela corrente de ar comprimido.

Conforme o cordão de tecido deixa a câmara 26, a corrente de ar comprimido propulsa o tecido contra uma superfície de impacto 30 que está posicionada acima da máquina 23. O tecido 28 recebe o impacto da superfície de impacto 30 e cai da superfície de impacto para dentro de uma câmara 32 no fundo da máquina. O tecido 28 é puxado da câmara 32 por uma parte móvel 36 que retira o tecido 28 para cima até a câmara de propulsão pneumática 26. Desta maneira, a máquina de propulsão pneumática 23 faz circular o tecido 28 de tal modo que o tecido é repetitivamente propulsado contra a superfície de impacto 30. O tecido 28 processado desse modo modifica a estrutura do tecido de tal que o tecido resultante tenha aumentada sua espessura ou "maciez".

Um exemplo de uma máquina de propulsão pneumática conveniente é a máquina Airo® da Biancalani. Uma modalidade da máquina Airo® é descrita na Patente Americana N0 US 4.766.743, que é desse modo incorporada pela referência na presente divulgação. A máquina Airo® é tipicamente usada para suavizar o tecido mecanicamente para melhorar a elasticidade e o caimento. Na indústria têxtil, características tais como as apresentadas são comumente tratadas como "suaves ao toque" porque o tecido promove uma sensação de mais suavidade ao toque quando certas características são melhoradas.

O processo de propulsão pneumática descrito em relação à Figura 4 é somente um exemplo de trabalho de processamento mecânico, porém outros processos de processamento mecânicos podem ser utilizados para produzir uma estrutura aberta. Por exemplo, pode ser selecionado um processo que combina a manipulação mecânica com um processamento químico, tal como um tratamento de banho químico, ou um processamento termo-mecânico, por exemplo usando calor e pressão. Adicionalmente, uma máquina "de lavagem a seco por tombamento" pode ser usada para processar o tecido, ou uma máquina pode ser selecionada que processa o tecido usando um jato de água ou usando um jato de ar e água em combinação com uma ação de tombamento.

Em adição á máquina de propulsão pneumática e à máquina de lavagem a seco discutida acima, outras máquinas podem ser usadas para o processamento mecânico do tecido. Por exemplo, as máquinas de processamento por batelada que podem ser usadas incluem as Flainox Multifinish, Mat Combisoft, Mat Rotormat e a Zonco Eolo. As máquinas de processamento continuo que podem ser usadas incluem as Mat Tecnoplus, Mat Vibrocompact e a Biancalani Spyra. Estas máquinas são listadas como forma de exemplo, e outras máquinas podem ser usadas para realizar o processamento mecânico.

Os ajustes da máquina necessários para trabalhar mecanicamente com o tecido variam dependendo do processo selecionado e/ou do tecido a ser trabalhado. Os ajustes podem ser selecionados para que a estrutura de tecido possa se abrir até o grau desejado sem que o tecido se torne tão desgastado que de forma a perder sua durabilidade à lavagens. Como forma de exemplo, o tecido pode ser mecanicamente trabalhado usando a máquina de propulsão pneumática por algum tempo variando de aproximadamente 5 minutos a aproximadamente 120 minutos, em temperaturas variando de aproximadamente 20 °C a aproximadamente 170 °C, e com velocidades variando de aproximadamente 9, 14 m/min a aproximadamente 914,40 m/minuto. Em algumas modalidades, o tecido pode ser mecanicamente processado por tempos variando de aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 60 minutos, em temperaturas variando de aproximadamente 70 °C a aproximadamente 100 °C, e com velocidades variando de aproximadamente 457,20 m/minuto a aproximadamente 731,52 m/minuto.

Como a máquina Biancalani Airo®, as máquinas acima divulgadas podem melhorar a sensação ao toque do tecido além de melhorar a proteção térmica fornecida pelo tecido. O processamento mecânico pode reduzir a dureza ou rigidez do tecido, e pode aumentar a maciez do tecido. Por isso, a vestimenta protetora possuindo o tecido mecanicamente processado pode ser mais cômoda para a pessoa que usa tal vestimenta.

Adicionalmente, as máquinas acima divulgadas podem produzir um tecido que tanto possui melhor suavidade ao toque como com menor probabilidade de formação de bolinhas de tecido. Por exemplo, em uma modalidade, o tecido pode ter fios processados por uma torcedora de fibras tal como a Murata Spun e apresentarem uma menor probabilidade de produzir bolinhas de tecido, e o tecido mecanicamente trabalhado pode produzir um tecido que possui melhor suavidade ao toque e com menor probabilidade de formação de bolinhas.

Depois do tecido ser mecanicamente trabalhado, ele pode ser acabado usando qualquer processo de acabamento de tecido desejado. Por exemplo, o tecido pode ser tingido e/ou pode ser aplicado um acabamento para capilaridade. 0 tecido então pode ser cortado na forma apropriada da modalidade da vestimenta protetora.

A vestimenta protetora pode ser construída com pelo menos uma camada possuindo o tecido que foi submetido ao trabalho de processamento mecânico antes que a vestimenta seja formada. Em modalidades em que a vestimenta protetora é uma camada única, tal como na Figura 3, o tecido usado para formar a camada única pode ser mecanicamente trabalhado antes que a vestimenta protetora seja construída. Em conseqüência do processamento mecânico, a vestimenta protetora pode expor uma proteção térmica melhorada sem ser mais pesada, e pode ser menos rígida e mais cômoda para o usuário. Como forma de exemplo, a vestimenta protetora pode ter uma camada única de tecido possuindo um peso por área variando de aproximadamente 101,7 g/m2 a aproximadamente 508,5 g/m2. Em algumas modalidades, a vestimenta protetora pode ser uma camada única de tecido possuindo um peso por área variando de aproximadamente 135,6 g/m2 a aproximadamente 339 g/m2.

Em modalidades em que a vestimenta protetora tem múltiplas camadas, pelo menos uma camada pode ser mecanicamente trabalhada antes que a vestimenta seja construída. Por exemplo, em modalidades nas quais a vestimenta protetora é a roupa de proteção, tal como na Figura 1, um ou ambos do revestimento exterior 14 e o revestimento térmico 16 podem ser mecanicamente processados. Em modalidades em que o revestimento exterior 14 é mecanicamente processado, a roupa de proteção 10 exibe melhor proteção térmica por peso composto, e maciez exterior melhorada. Como forma de exemplo, o revestimento exterior pode ter um peso variando de aproximadamente 135,6 g/m2 a aproximadamente 508,5 g/m2. Em modalidades em que o revestimento térmico 16 é mecanicamente processado, a roupa de proteção 10 exibe melhor proteção térmica por peso composto, e maciez interior melhorada. Como forma de exemplo, o revestimento térmico pode ter uma espessura variando de aproximadamente 0,03 centímetros a aproximadamente 2,54 centímetros, e pode ter um peso por área variando de aproximadamente 33,9 g/m2 a aproximadamente 678,0 g/m2. Em alguns casos, o revestimento térmico pode possuir uma espessura variando de aproximadamente 0,13 centímetros a aproximadamente 1,27 centímetros, e pode ter um peso variando de aproximadamente 126 g/metro a aproximadamente 315 g/metro.

Em algumas modalidades, uma camada da roupa de proteção 10 pode ter camadas de tecido constituintes que foram independentemente mecanicamente trabalhadas antes de terem sido incorporadas na camada. Por exemplo, tal como é descrito acima, o revestimento térmico 16 pode ter uma camada de isolamento 18 e uma camada de revestimento frontal 20. A camada de isolamento 18 e/ou a camada de revestimento frontal 20 podem ser individualmente mecanicamente trabalhadas antes que o revestimento térmico 16 seja construído. Alternativamente, as camadas 18 e 20 podem ser montadas em conjunto, por exemplo, acolchoando, e assim o revestimento térmico montado 16 pode ser mecanicamente processado.

Uma vez que a vestimenta protetora é construída, a vestimenta exibe uma proteção térmica melhorada em relação ao seu peso. Para medir a proteção térmica, os fabricantes podem realizar testes laboratoriais de transferência de calor. Para a orientação quanto a como executar tais testes e que tipo de desempenho é aceitável, os fabricantes podem contar com métodos de testagem publicados pela National Fire Protection Association (NFPA) para -que suas vestimentas protetoras possam ser etiquetadas como estando de acordo com as normas da NFPA.

Para a roupa de proteção 10, um determinado método de teste é o Desempenho Protetor Térmico (TPP) que é um método de teste publicado na NFPA 1971: Standard on Protective Ensemble for Structural Fire Fighting, 2000 edition. O método de teste NFPA 1971 TPP delineia um teste de bancada laboratório que pode ser usado para medir a transferência de calor pela roupa de proteção quando exposta a condições de fogo intenso. A avaliação de TPP mínimo para que uma roupa de proteção possa estar de acordo com a NFPA 1971 é de 35 ca l/cm2, que é acreditado permitir ao bombeiro que esteja usando a roupa de proteção ser exposto a um fogo intenso de 2 cal/cm2 , s durante 17,5 segundos antes que possa desenvolver uma queimadura de segundo grau.

O teste TPP em concordância com o NFPA 1971 foi executado em várias amostras de roupas de proteção (compostos) para avaliar o efeito de trabalhar mecanicamente pelo menos uma camada da roupa de proteção conforme o acima mencionado. Tais compostos são descritos a seguir. Um composto de Controle foi construído incluindo um revestimento térmico, uma barreira contra umidade e um revestimento exterior. Os compostos de teste também foram formados dos mesmos materiais e da mesma maneira que o composto de Controle exceto que uma camada do composto foi mecanicamente trabalhada antes que o composto de teste fosse construído. Um primeiro composto, Composto A, foi formado dos mesmos materiais e do mesmo modo que o composto de Controle exceto que a camada de revestimento térmico reunida foi mecanicamente trabalhada usando uma máquina de propulsão pneumática antes que o composto fosse construído. Um segundo composto, o Composto B foi formado dos mesmos materiais e do mesmo modo que o composto de Controle exceto que a camada de cobertura exterior foi mecanicamente trabalhada usando uma máquina de propulsão pneumática antes que o composto fosse construído. Um terceiro composto, o Composto C, também foi formado dos mesmos materiais e do mesmo modo que o composto de Controle exceto que a camada de revestimento térmico montada e a camada de cobertura exterior foram independentemente mecanicamente trabalhadas usando uma máquina de propulsão pneumática antes que o composto fosse construído.

Cada amostra (isto é, Composto de Controle, Composto A, Composto B, e Composto C) foi testada conforme a NFPA 1971, Edição 2000, Seção 6-10, teste de Desempenho Protetor Térmico (TPP) . Como fica evidente da Tabela 1, abaixo, os compostos de teste compreendendo pelo menos uma camada mecanicamente trabalhada mostrou avaliações de TPP melhoradas em relação ao composto de Controle. Especificamente, quando o composto de Controle foi alterado de tal modo que um revestimento térmico mecanicamente processado foi incluído (Composto A), a avaliação de TPP do composto aumentou em 7,2 %. Quando o composto de Controle foi alterado de tal modo que um revestimento exterior mecanicamente trabalhado foi incluído (Composto Β), a avaliação de TPP do composto aumentou em 9,0 %. Quando o composto de Controle foi alterado de tal modo que tanto o revestimento térmico como o revestimento exterior foram independentemente mecanicamente processados (Composto C), a avaliação de TPP do composto aumentou em 10,8 %. Por isso, os resultados na Tabela 1 confirmam que a avaliação de TPP, e desse modo a proteção térmica de uma vestimenta protetora, pode ser aumentada pela adição de pelo menos uma camada mecanicamente trabalhada no composto.

Melhorar a avaliação NFPA 1971 TPP não necessariamente exige um aumento apreciável no peso por metro quadrado da vestimenta composta. Embora, um leve aumento no peso por metro quadrado seja indicado na Tabela 1, este aumento é atribuível a uma redução moderada do comprimento e a largura da camada mecanicamente trabalhada. Assim, uma melhora na avaliação NFPA 1971 TPP pode ser atingida sem um aumento correspondente no peso, permitindo que a vestimenta composta forneça uma proteção térmica melhorada com substancialmente o mesmo peso, ou a mesma proteção térmica com um peso mais leve.

Tabela 1:

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Trabalhando mecanicamente uma camada aumenta-se a proteção térmica pelo aumento da espessura da camada. A Tabela 2 mostra que um revestimento térmico mecanicamente processado é 20,3% mais espesso do que um revestimento térmico idêntico que não foi processado mecanicamente. A Tabela 2, além disso, indica que uma vez que um composto compreendendo o revestimento térmico mecanicamente processado é testado pelo NFPA 1971 TPP, a avaliação de TPP mostrará um aumento de 7,2 %. Assim, trabalhar mecanicamente uma camada aumenta o isolamento fornecido pela referida camada, como evidenciado pelo aumento na espessura sem um aumento correspondente no peso. Isto 5 permite que uma vestimenta seja tornada mais termicamente protetora sem que seja mais restritiva ou semelhante para que cause um choque térmico, já que o aumento na espessura é atribuível ao aumento do espaço de ar isolante e não a um aumento no material.

Tabela 2.

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Para as vestimentas protetoras com uma única camada, o padrão NFPA é publicado em NFPA 2112: Standard on Flame- Resistant Garments for Protection of Industrial Personnel Against Flash Fire, 2001 edition. Do mesmo modo que o NFPA 1971, o método de teste de TPP \'FPA 2112 delineia um teste de bancada de laboratório que pode ser usado para medir a transferência de calor pelo tecido de uma vestimenta de camada única quando exposto às condições de chama intensa. Como o método de teste NFPA 2112 é aplicado ao tecido de uma vestimenta de camada única, o método de teste pede que o teste de TPP seja executado com e sem um espaçador.

O teste de TPP NFPA 2112 foi executado na amostra de tecidos protetores de camada única para avaliar o efeito de se trabalhar mecanicamente o tecido protetor conforme o que foi acima mencionado. Um tecido de Controle foi construído na forma de uma camada única de tecido NOMEX IIIA, as fibras possuindo uma mistura de 93 % de meta-aramida, 5 % de para-aramida e 2 % de fibras anti-estáticas. O tecido de Controle não foi mecanicamente processado. Um tecido de Teste também foi construído possuindo a mesma composição e formado do mesmo modo que o tecido de Controle, com a exceção de que o tecido de Teste foi mecanicamente processado.

Cada tecido foi testado de acordo com o Teste de TPP NFPA 2112 edição 2001. Os resultados destes testes são fornecidos na Tabela 3. 0 tecido de Teste que foi mecanicamente processado mostrou avaliações NFPA 2112 TPP melhorados em relação ao tecido de Controle. Sem o espaçador, o tecido de teste mostrou um aumento de 11,8 % no desempenho de TPP em relação ao tecido de Controle. Com o espaçador, o tecido de Teste mostrou um aumento de 5,6 % no desempenho de TPP em relação ao tecido de Controle. Os resultados na Tabela 3 indicam que a avaliação de TPP, e consequentemente a proteção térmica fornecida pela camada única da vestimenta protetora, podem ser aumentadas ao se processar mecanicamente o tecido da vestimenta protetora.

A Tabela 3 também lista os pesos por metro quadrado dos tecidos de Teste e Controle. Como pode ser visto na Tabela 3, um aumento apreciável no peso por metro quadrado não deve melhorar o desempenho NFPA 2112 TPP. Novamente, o peso por metro quadrado do tecido aumenta ligeiramente devido ao leve encolhimento do tecido ocasionado trabalho do processamento mecânico. Assim, a melhora da avaliação de TPP pode ser atingida sem um aumento apreciável no peso, permitindo construir uma vestimenta protetora de camada única para fornecer uma proteção térmica melhorada com o mesmo peso, ou a mesma proteção térmica com um peso mais leve.

Tabela 3.

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Como mencionado acima, o processamento mecânico também reduz a dureza associada com uma vestimenta protetora. A dureza é tipicamente medida como uma rigidez flexionai. Um método para quantificar a rigidez flexionai é o ASTM D 1388-96(2002), "Standard Test Method for Stiffness of Fabrics", ASTM Internacional, que é integralmente aqui incorporado pela referência. 0 método de teste ASTM pede que um teste de contraponto seja executado em uma máquina de teste de contraponto. A máquina de teste de contraponto tem um plano horizontal, e uma amostra de tecido é feita deslizar ao longo do plano horizontal até que a sua borda principal fique suspensa sobre a borda do plano horizontal em um ângulo especificado. 0 comprimento da borda que fica pendente é então medido, e é usado para calcular o comprimento de curvatura da amostra usando a seguinte

equação:

c = o / 2 [Eq. 1]

onde

c = comprimento de curvatura (cm) e,

o = comprimento extra pendente (cm).

O comprimento de curvatura então pode ser usado, junto com a massa por unidade de área da amostra, para calcular a rigidez flexionai da amostra usando a seguinte equação:

G = W. c3 [Eq. 2]

onde

G= rigidez flexionai (mg.cm),

W = massa por unidade de área (mg/cm2) , e

c = comprimento de curvatura (cm).

O teste foi realizado conforme o ASTM D 1388-96 em camadas de amostras de vestimentas protetoras para avaliar o efeito de se trabalhar mecanicamente a camada conforme o que foi acima mencionado. Tanto um revestimento exterior padrão como uma barreira térmica padrão de uma vestimenta protetora foram testados. As amostras de cobertura exterior incluíram uma amostra Controle de cobertura exterior que não foi mecanicamente processada, e um Teste da amostra de cobertura exterior que foi mecanicamente processada, mas que foi de outro modo substancialmente idêntico à amostra Controle de cobertura exterior. As amostras de barreiras térmicas incluíram uma amostra de Controle de barreira térmica que não foi mecanicamente processada, e um Teste uma amostra de barreira térmica que foi mecanicamente processada, mas que foi de outro modo substancialmente idêntico à amostra Controle de barreira térmica. Cada amostra foi submetida ao Teste de Contraponto usando uma máquina Shirley Testadora de Dureza, conforme o ASTM D1388- 96. Para cada amostra, foram medidos o comprimento extra pendente e a massa por área de unidade, e a riqidez flexionai foi calculada.

Os resultados dos testes são mostrados na Tabela 4. Como indicado na Tabela 4, as amostras de cobertura exterior que foram mecanicamente processadas mostraram uma redução média da rigidez flexionai de 80 % em comparação com as amostras de Controle de cobertura exterior. Tabela 4.

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Os resultados dos testes de barreira térmicas e os cálculos são mostrados na Tabela 5. As amostras de barreira térmica que foram mecanicamente processadas mostraram uma redução média da rigidez flexionai de 57 % em comparação com as amostras de Controle de barreira térmicas.

Tabela 5.

<table>table see original document page 29</column></row><table> <table>table see original document page 30</column></row><table>

Por isso, o processamento mecânico de pelo menos uma camada de uma vestimenta protetora pode aumentar a proteção térmica fornecida pela vestimenta, e pode reduzir a dureza da vestimenta.

Embora modalidades particulares das vestimentas protetoras tenham sido divulgadas detalhadamente na descrição precedente e nos desenhos com o objetivo de exemplificar, será compreendido pelas pessoas versadas na técnica que as variações e as modificações das mesmas podem ser feitas sem fugir do alcance da presente divulgação.

Claims

1. Tecido termicamente protetor compreendendo: fibras inerentemente resistentes à chama; e interstícios possuindo bolsas isolantes de ar, caracterizado pelo fato de pelo menos um pouco do ar ser incorporado nos interstícios por um trabalho de processamento mecânico.

2. Tecido termicamente protetor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o ar incorporado nos interstícios pelo trabalho de processamento mecânico ser incorporado usando uma máquina de propulsão pneumática.

3. Tecido termicamente protetor de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o ar que é incorporado nos interstícios usando uma máquina de propulsão pneumática ser incorporado nos interstícios pelo processamento do tecido durante algum tempo variando de aproximadamente 5 minutos a aproximadamente 120 minutos, em uma temperatura variando de aproximadamente 20°C a aproximadamente 170°C, e com uma velocidade variando de aproximadamente 9,14 m/min a aproximadamente 914 m/min.

4. Tecido termicamente protetor de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o ar incorporado nos interstícios usando uma máquina de propulsão pneumática ser incorporado nos interstícios pelo processamento do tecido durante algum tempo variando de aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 60 minutos, em uma temperatura variando de aproximadamente 70°C a aproximadamente 100°C, e com uma velocidade variando de aproximadamente 457 m/min a aproximadamente 731,2 m/min.

5. Tecido termicamente protetor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o tecido termicamente protetor ser configurado para o uso como um revestimento térmico na roupa de proteção e em que as fibras inerentemente resistentes à chama compreendem pelo menos uma entre fibra de aramida, fibra de melamina, fibra de Rayon FR, fibra de modacrílico e fibra de carbono.

6. Tecido termicamente protetor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o tecido termicamente protetor ser configurado para o uso como um revestimento exterior na roupa de proteção e em que as fibras inerentemente resistentes à chama compreendem pelo menos uma entre aramida, polibenzoimidazol, polibenzoxazol, polipiridobisimidazol, Rayon FR e melamina.

7. Tecido termicamente protetor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o tecido termicamente protetor ser configurado para o uso como uma camada única de vestimenta protetora, e em que as fibras inerentemente resistentes à chama compreendem pelo menos uma entre aramida, polibenzoimidazol, polibenzoxazol, polipiridobisimidazol, Rayon FR e melamina.

8. Tecido termicamente protetor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de também compreender as fibras formadas pela giradora Murata que incluem as fibras inerentemente resistentes à chama.

9. Vestimenta termicamente protetora compreendendo: múltiplas camadas, e pelo menos uma camada incluindo: fibras inerentemente resistentes à chama; e interstícios possuindo bolsas isolantes de ar, caracterizada pelo fato de pelo menos um pouco do ar ser incorporado nos interstícios por um trabalho de processamento mecânico.

10. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de as múltiplas camadas compreenderem: um revestimento térmico configurado para isolar um usuário da vestimenta do calor; uma barreira contra umidade configurada para limitar a entrada de água em um interior da vestimenta; e um revestimento exterior configurado para proteger o usuário de chamas; e em que pelo menos uma camada é o revestimento térmico.

11. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de a vestimenta termicamente protetora fornecer a maior proteção térmica do que uma vestimenta semelhante compreendendo um revestimento térmico que não compreende o ar incorporado nos interstícios por um trabalho de processamento mecânico.

12. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de a vestimenta termicamente protetora ser menos rígida do que uma vestimenta semelhante compreendendo um revestimento térmico que não compreende o ar incorporado nos interstícios por um trabalho de processamento mecânico.

13. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de as fibras inerentemente resistentes à chama compreenderem pelo menos uma entre fibra de aramida, fibra de melamina, fibra de Rayon FR, fibra de modacrílico e fibra de carbono.

14. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de o revestimento térmico ter uma espessura de aproximadamente 0,03 centímetro a aproximadamente 2,54 centímetros.

15. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de o revestimento térmico ter uma espessura de aproximadamente 0,13 centímetro a aproximadamente 1,27 centímetro.

16. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de o revestimento térmico ter um peso de aproximadamente 33,9 g/m2 a aproximadamente 678,0 g/m2.

17. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de o revestimento térmico ter um peso de aproximadamente 135,6 g/m2 a aproximadamente 339 g/m2.

18. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de as múltiplas camadas compreenderem: um revestimento térmico configurado para isolar um usuário da vestimenta do calor; uma barreira contra umidade configurada para limitar a entrada de água em um interior da vestimenta; e um revestimento exterior configurado para proteger o usuário de chamas; e em gue pelo menos uma camada é o revestimento térmico.

19. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de a vestimenta termicamente protetora fornecer a maior proteção térmica do que uma vestimenta semelhante compreendendo um revestimento exterior que não tem o ar incorporado nos interstícios por um trabalho de processamento mecânico.

20. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de a vestimenta termicamente protetora ser menos rígida do que uma vestimenta semelhante compreendendo um revestimento exterior que não tem o ar incorporado nos interstícios por um trabalho de processamento mecânico.

21. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de as fibras inerentemente resistentes à chama compreenderem pelo menos uma entre aramida, polibenzoimidazol, polibenzoxazol, polipiridobisimidazol, Rayon FR e melamina.

22. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de o revestimento exterior ter um peso de aproximadamente 135,6 g/m2 a aproximadamente 508,5 g/m2.

23. Vestimenta termicamente protetora compreendendo: uma camada, a dita uma camada incluindo: - fibras inerentemente resistentes à chama; e - interstícios possuindo bolsas isolantes de ar, caracterizados pelo fato de pelo menos um pouco do ar ser incorporado nos interstícios por um trabalho de processamento mecânico.

24. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de as fibras inerentemente resistentes à chama compreenderem aproximadamente 65 % da fibra meta-aramida e aproximadamente 35 % da fibra Rayon FR.

25. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de as fibras inerentemente resistentes à chama compreenderem aproximadamente 60 % da fibra para-aramida e aproximadamente 40 % de uma das fibras meta-aramida, PBI, PBO, PIPD, ou melamina.

26. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de as fibras inerentemente resistentes à chama compreenderem aproximadamente 100 % de fibras de meta-aramida.

27. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de as fibras inerentemente resistentes à chama compreenderem aproximadamente 50 % de fibras de meta-aramida e aproximadamente 50 % de fibras de modacrilico FR.

28. Tecido termicamente protetor de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de as fibras inerentemente resistentes à chama compreenderem aproximadamente 60 % de Rayon FR e aproximadamente 40 % de para-aramida.

29. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de uma camada ter um peso de aproximadamente 101,7 g/m2 a aproximadamente -508,5 g/m2.

30. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de uma camada ter um peso de aproximadamente 135,6 g/m2 a aproximadamente 339 g/m2.

31. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de a vestimenta termicamente protetora fornecer maior proteção térmica do que uma vestimenta semelhante compreendendo uma camada que não compreende o ar incorporado nos interstícios por um trabalho de processamento mecânico.

32. Vestimenta termicamente protetora de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de a vestimenta termicamente protetora ser menos rígida do que uma vestimenta semelhante compreendendo uma camada que não compreende o ar incorporado nos interstícios por um trabalho de processamento mecânico.

33. Método para aumentar a proteção térmica fornecida por uma vestimenta termicamente protetora, o método caracterizado pelo fato de compreender: tecido mecanicamente processado para incorporar o ar nos interstícios dentro do tecido; e construção de uma vestimenta termicamente protetora compreendendo o tecido, a vestimenta termicamente protetora possuindo proteção térmica aumentada.

34. Método de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de processar mecanicamente o tecido compreender o processamento do tecido com uma máquina de propulsão pneumática.

35. Método de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de o processamento do tecido com máquinas de propulsão pneumática compreender o processamento do tecido durante algum tempo variando de aproximadamente 5 minutos a aproximadamente 120 minutos, em uma temperatura variando de aproximadamente 20°C a aproximadamente 170°C, e com uma velocidade variando de aproximadamente 9,14 m/min a aproximadamente 914 m/min.

36. Método de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de o processamento do tecido compreender o processamento do tecido com uma máquina de lavagem a seco por tombamento.

37. Método para reduzir a rigidez flexionai de uma vestimenta termicamente protetora, o método caracterizado pelo fato de compreender: processar mecanicamente o tecido para incorporar o ar nos interstícios dentro do tecido; e construir uma vestimenta termicamente protetora compreendendo o tecido, a vestimenta termicamente protetora possuindo rigidez flexionai reduzida.

38. Método de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pelo fato de mecanicamente processar o tecido compreender o processamento do tecido com uma máquina de propulsão pneumática.

39. Método de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de o processamento do tecido com uma máquina de propulsão pneumática compreender o processamento do tecido durante algum tempo variando de aproximadamente 5 minutos a aproximadamente 120 minutos, em uma temperatura variando de aproximadamente 20°C a aproximadamente 170°C, e com uma velocidade variando de aproximadamente 9,14 m/min a aproximadamente 914 m/min.

40. Método de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pelo fato de o processamento do tecido compreender o processamento do tecido com uma máquina de lavagem a seco por tombamento.