ВОДОЛАЗНЫЙ КОСТЮМ
DIVING SUIT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к водолазному костюму, изготовленному из каучукового материала, содержащего HNBR (гидрогенизированный бутадиеннитрильный каучук), к способу производства водолазного костюма и к способу применения HNBR в каучуковом материале водолазного костюма, предназначенного для использования в загрязненной воде.
Уровень техники
2
Водолазные костюмы, пригодные для использования в загрязненной воде, в настоящее время изготавливают из природного каучука и этилен-пропилен-диенового мономера (ЭПДМ). Например, промышленный каучуковый костюм является костюмом, изготовленным из природного каучука в смеси с ЭПДМ. В ходе производства каучук сначала наносят на полиэстеровую подкладку. Костюм сшивают, затем швы покрывают каучуковыми лентами, а полученный в результате костюм вулканизируют. Данная методика вулканизации приводит к получению костюма с химическим связыванием между тканью, покрытой каучуком, и каучуковой лентой. Под этим следует понимать непрерывный каучуковый материал по всему костюму. В швах отсутствует скрепление путем склеивания. Резиновые костюмы обычно изготавливают из каучукового материала и трикотажной ткани с общей плотностью 1000-1500 г/м, с избытком каучукового материала в зонах быстрого износа.
Хорошо известно, что для использования водолазных костюмов в загрязненной воде необходимо выполнять строгие требования. Эти костюмы обеспечивают защиту от холода, химикатов и биологически опасных веществ, а также дают защиту от механических повреждений. Сухие костюмы из резины рекомендованы для использования в загрязненной воде EPA (Environmental Protection Agency, Управлением по охране окружающей среды), NOAA (National Oceanographic and Atmospheric Administration, Национальной администрацией по океану и атмосфере), TRI (Texas Research Institute, Техасским научно-исследовательским институтом) и ВМС США.
Для достижения надлежащей защиты можно использовать обычный водолазный костюм в сочетании с защитным противохимическим костюмом, имеющим клейкую ленту, при подводном плавании в загрязненных водах. Однако это нежелательно. При подводном плавании очень важна гибкость и свобода движений. Однако при использовании двух костюмов гибкость ограничена.
Другие костюмы, используемые для загрязненной воды, являются костюмами, изготовленными из слоистых пластиков, например трехслойных. Эти костюмы, однако, меньше подходят для подводного плавания, поскольку их материалы недостаточно гибкие и растяжимые, и поэтому препятствуют движению. Более того, материал и швы трехслойных костюмов протекают. Вода может проникать как через материал, так и через швы. В швах вода может протекать через внешние нити. По завершении подводного плавания внутри костюма будут обнаружены влага и капли воды. Другая проблема состоит в том, как осуществлять удаление загрязнений, что является очень сложным или даже невозможным из-за того, что загрязнения могут застревать в полиамидной ткани. При застревании загрязнений в полиамидных тканях они будут разрушать слой бутилкаучука, находящийся между ними. Остатки загрязнителей создают возможную опасность для людей, берущих в руки костюм после подводного плавания. Такие вещества, как масло или жир, будут оставлять пятна или краску, которую невозможно удалить.
Другим материалом, иногда используемым в водолазных костюмах, является Neoprene (Неопрен). Неопреновые костюмы, однако, нельзя очистить, что создает несколько проблем при подводном плавании в загрязненной воде. Загрязнения застревают в неопрене и затем абсорбируются на персонале, обслуживающем костюмы после подводного плавания. Застрявшие загрязнения также могут разрушать материал, серьезно снижая его срок службы. Такие вещества, как масло, вызывают пятна, которые невозможно удалить.
Дополнительные материалы, используемые в каучуковых материалах для водолазных костюмов, являются смесями природного каучука с ЭПДМ и материалами из хлоропренового каучука.
Каучуковые материалы для водолазных костюмов, известные из уровня техники, не проявляют хорошую воздухопроницаемость и механическую стойкость как к истиранию, так и к прокалыванию, и в то же время обладают хорошей гибкостью.
Таким образом, является желательным производить водолазный костюм, который проявляет хорошую стойкость к химикатам, хорошую механическую стойкость к истиранию, а также является гибким и растягиваемым, а также поддерживает пользователя сухим и предназначен для использования костюма в загрязненных водах. Костюм должен быть также таким, чтобы его можно было очищать.
Сущность изобретения
Вышеуказанную задачу с водолазными костюмами, которые не обладают хорошей стойкостью к химикалиям, но в то же время обладают хорошей гибкостью и хорошей стойкостью к механическим повреждениям, решают путем использования водолазного костюма согласно настоящему изобретению.
Настоящее изобретение относится к водолазному костюму из каучукового материала, причем упомянутый каучуковый материал содержит HNBR (гидрогенизированный бутадиеннитрильный каучук). Упомянутый защитный материал, содержащий HNBR, обладает хорошей стойкостью к химикалиям. Более того, упомянутый материал проявляет хорошую стойкость к механическому повреждению, хорошую стойкость к проколу, а также хорошую стойкость к истиранию, и в то же время является очень гибким. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу производства водолазного костюма с характеристиками, указанными выше, причем каучуковый материал, содержащий HNBR, каландрируют, разрезают на куски, соответствующие частям костюма, затем упомянутые части костюма сшивают друг с другом швами, а швы костюма покрывают каучуковой лентой и, в конце концов, весь костюм вулканизируют.
Настоящее изобретение также относится к использованию HNBR в каучуковом материале водолазного костюма, предназначенного для использования в загрязненной воде.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение относится к защитному каучуковому материалу для использования в водолазном костюме для загрязненной воды.
Словосочетание «загрязненная вода» обычно означает водные растворы, содержащие компоненты, опасные для окружающей среды, животных или человека, но они могут также включать в себя другие среды или жидкости. Упомянутый каучуковый материал проявляет хорошую стойкость к химикалиям, износу и прокалыванию, что требуется для водолазных костюмов, предназначенных для использования в загрязненной воде. Более того, материал придает водолазному костюму хорошую пластичность. Понятие «повышенная стойкость» означает, что более тонкие листы материала можно использовать для изготовления костюмов, в которых поддерживается высокая стойкость по сравнению с костюмами согласно уровню техники.
Каучуковый материал водолазного костюма согласно изобретению представляет собой каучуковый материал на основе HNBR (гидрогенизированный бутадиеннитрильный каучук). HNBR получают путем гидрогенизации NBR, т.е. бутадиеннитрильного каучука. Основная структура эластомера HNBR, т.е. полимера, представлена ниже, где x>0 y>0, z>0 и x>z.
2
2
z
2
2
2
2
x-z
2
y
[CH-CH=CH-CH]-[CH-CH-CH-CH]-[CH-CH]-C≡N
Каучуковый материал, используемый в настоящем изобретении, может содержать смесь гидрогенизированных бутадиеннитрильных каучуков с различными значениями x, y и z согласно формуле, представленной выше. Более того, можно использовать его модификации, варианты и производные, обладающие теми же или почти теми же характеристиками.
Каучуковый материал, используемый в настоящем изобретении, включает в себя различные компоненты, помимо полимера HNBR, например наполнители, пластификаторы и вулканизирующие вещества. Все массовые проценты, указанные в данном документе, основаны на отношении массы рассматриваемого компонента к общей массе каучукового материала, включая HNBR.
В одном предпочтительном варианте воплощения каучуковый материал содержит 40-70% HNBR. Для водолазного костюма согласно настоящему изобретению также пригодно содержание HNBR 45, 50, 55, 60, 65 мас.%.
В другом предпочтительном варианте воплощения каучуковый материал содержит 40-70 мас.% HNBR и 5-60 мас.%, по меньшей мере, одного наполнителя.
В другом предпочтительном варианте воплощения каучуковый материал согласно настоящему изобретению содержит 5-30 мас.%, по меньшей мере, одного пластификатора.
В дополнительном предпочтительном варианте воплощения каучуковый материал согласно настоящему изобретению содержит 2-10 мас.%, по меньшей мере, одного вулканизирующего вещества.
В настоящем изобретении можно использовать стандартные наполнители, пластификаторы и вулканизирующие вещества. Примером наполнителя в каучуковом материале водолазного костюма согласно настоящему изобретению является углеродная сажа.
Каучуковый материал, используемый в водолазном костюме согласно настоящему изобретению, можно получать в соответствии со стандартными технологиями, используемыми в настоящее время при производстве каучуковых материалов.
В одном предпочтительном варианте воплощения водолазный костюм содержит внутреннюю ткань, которая включает в себя полиэстер.
В другом предпочтительном варианте воплощения водолазный костюм содержит уплотнения на ботинках, плечах, в паховой области, в локтях, на коленях и/или на голенях. Это сделано, чтобы оборудование было еще более стойким на износ и разрыв тканей на некоторых наиболее открытых участках.
В водолазном бизнесе в настоящее время не используют нитриловый каучук для изготовления водолазных костюмов. Из-за плохой атмосферостойкости нитрилового каучука этот материал не был пригоден для водолазных костюмов. Нитриловый материал, используемый в настоящем изобретении, и содержащий гидрогенизированный бутадиеннитрильный каучук, тем не менее, проявляет хорошую атмосферостойкость и, таким образом, является эффективным и пригодным в качестве материала для водолазных костюмов.
Водолазный костюм согласно настоящему изобретению изготавливают в две стадии. Каучуковый материал, содержащий HNBR, каландрируют, разрезают на куски, соответствующие частям костюма, затем упомянутые части костюма сшивают друг с другом швами, а швы костюма покрывают каучуковой лентой и, в конце концов, весь костюм вулканизируют.
В одном предпочтительном варианте воплощения способа производства водолазного костюма согласно настоящему изобретению каучуковый материал содержит 40-70 мас.% HNBR, 5-60 мас.%, по меньшей мере, одного наполнителя, 5-30 мас.%, по меньшей мере, одного пластификатора и 2-10 мас.%, по меньшей мере, одного вулканизирующего вещества.
В другом предпочтительном варианте воплощения способа производства водолазного костюма каучуковый материал соединяют с внутренней тканью, содержащей полиэстер, перед сшиванием костюма.
В одном предпочтительном варианте воплощения способа производства водолазных костюмов, водолазные костюмы уплотнены на ботинках, плечах, в паховой области, в локтях, на коленях и/или на голенях.
Настоящее изобретение также относится к применению HNBR в каучуковом материале водолазного костюма, предназначенного для использования в загрязненной воде.
Здесь также представлен один предпочтительный вариант воплощения, предназначенный для использования каучукового материала, содержащего 40-70 мас.% HNBR, 5-60 мас.%, по меньшей мере, одного наполнителя, 5-30 мас.%, по меньшей мере, одного пластификатора и 2-10 мас.%, по меньшей мере, одного вулканизирующего агента. Примером наполнителя в каучуковом материале, используемом в способе производства водолазного костюма, является углеродная сажа.
Примеры
Испытания на проницаемость и прокалывание
Испытания на проницаемость и прокалывание были проведены на трех различных материалах. Материал 1 представляет собой материал, являющийся смесью природного каучука и этилен-пропилен-диенового мономера (ЭПДМ), и материал 2, представляющий собой материал из хлоропренового каучука. Оба материала являются материалами, которые используют в настоящее время в серийно выпускаемых водолазных костюмах. Материал 3 представляет собой материал согласно настоящему изобретению, т.е., содержащий HNBR.
2
4
Испытания на проницаемость были выполнены согласно Европейской Норме EN374-3: 2003. В Таблице 1 ниже показаны результаты испытаний на проницаемость. На материале были протестированы различные химические вещества. В Таблице 1 показано время в минутах, начиная от старта испытания до начала проникновения вещества через преграду, т.е. время проникновения через преграду, для н-гексана, толуола, JP4 и JP8 (оба - топлива для реактивных двигателей), жидкостей B, C и F (см. определения ниже) и HSO (65%).
Жидкость B представляет собой жидкость для моделирования низкооктанового автомобильного бензина (соотношение изооктан/толуол равно 70/30).
Жидкость C представляет собой жидкость для моделирования высокооктанового автомобильного бензина (соотношение изооктан/толуол равно 50/50).
2
Жидкость F представляет собой жидкость для моделирования дизельного топлива и светлого печного топлива (соотношение парафинового масла/метилнафталин равно 80/20). Время проникновения через преграду, как полагают, наступает, когда аналитическое оборудование обнаруживает скорость проницаемости 1,0 мкг/см/мин.
2
2
2
2
2
2
2
Материалы 1, 2 и 3 обладают различными массами на м. Отношение массы к м материалов 1 и 3 составляло 1000-1100 г/м, а отношение массы к м материала 2 составляло 1500-1600 г/м. Время проникновения через преграду, конечно, зависит от массы материала. Повышенная масса приводит к повышенному времени проникновения через преграду. Для полностью правильного сравнения, испытания необходимо провести на материале 2 с тем же отношением массы к м , что и у материалов 1 и 3. Другими словами, результаты по времени проникновения через преграду для материала 2, показанные в Таблице 1, должны быть ниже, если испытания на проницаемость были осуществлены на материале 2 с тем же отношением массы к м, что и у материалов 1 и 3.
2
4
2
Таблица 1 показывает, что материал 3, каучуковый материал согласно настоящему изобретению, обладает более высоким временем проницаемости вещества, чем материалы 1 и 2,  для всех тестируемых химических веществ, за исключением жидкости F и HSO (65%), причем результаты столь же высоки для материала 3, как и для материалов 1 и 2. Различия для некоторых тестируемых химикатов оказались неожиданно высокими. В качестве одного из примеров можно привести JP4 и JP8, где время проницаемости вещества через преграду для материала 1 составляло, соответственно, 47 и 40 минут, для материала 2, соответственно, 75 и 160 минут, но для материала согласно настоящему изобретению, материала 3, оно было столь высоко, что составляло более 480 минут и для одного и для другого топлива. При сравнении с материалом 2, следует также напомнить, что отношение массы к м для материала 2 было значительно выше, чем для материала 3.
Таблица 1
Испытания на проницаемость согласно EN 374-3:2003.Время проникновения - в минутах
Материал 1 (1000-1100) г/м<sup>2</sup>
Материал 2 (1500-1600) г/м<sup>2</sup>
Материал 3 (1000-1100) г/м<sup>2</sup>
Н-гексан
10 мин
42 мин
250 мин
Толуол
12 мин
19 мин
38 мин
Авиационное топливо JP4
47 мин
75 мин
>480 мин
Авиационное топливо JP8
40 мин
160 мин
>480 мин
Жидкость B
12 мин
35 мин
122 мин
Жидкость C
10 мин
31 мин
74 мин
Жидкость D
>480 мин
>480 мин
>480 мин
H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> (65%)
>480 мин
>480 мин
>480 мин
2
2
2
Были выполнены испытания на прокалывание согласно EN 863:1995, проведенные на материалах 1, 2 и 3. Результаты по силе прокалывания в ньютонах (Н) показаны в Таблице 2 ниже. Материал согласно изобретению, материал 3, демонстрирует самую высокую прочность на прокол. Даже в этом случае отношение массы к м для материала имеет некоторое значение, т.е. повышенное соотношение массы и м каучукового материала приводит к повышенной прочности на прокол. Иными словами, если испытание на прокалывание выполнялось для материала 2 с тем же отношением массы к м, что и у материалов 1 и 3, результат для материала 2 должен быть хуже.
Таблица 2
Испытания на прокол согласно EN 863:1995
Материал 1 (1000-1100) г/м<sup>2</sup>
Материал 2 (1500-1600) г/м<sup>2</sup>
Материал 3 (1000-1100) г/м<sup>2</sup>
Прочность на прокол (Н)
60-64 Н
65 Н
69 Н
Выводы
Каучуковый материал, содержащий HNBR согласно настоящему изобретению, является гибким, а также проявляет хорошую стойкость к химическим веществам, износу и прорыву. По сравнению с другими тестируемыми материалами, материалом 1, который является материалом из природного каучука, смешанного с этилен-пропилен-диеновым мономером (ЭПДМ), и материалом 2, который является материалом из хлоропренового каучука, каучуковый материал согласно настоящему изобретению обладает неожиданно намного более высокой стойкостью к химическим веществам и более высокой стойкостью к прокалыванию. Эти неожиданно хорошие характеристики, связанные с гибкостью, наличием хорошего механического сопротивления, а также проявление хорошей стойкости к химическим веществам делает каучуковый материал согласно настоящему изобретению высоко пригодным в качестве каучукового материала для водолазных костюмов, предназначенных для использования в загрязненной воде.