Development of quality assessment methods and examination of fire-resistant fabrics

Для пошива спецодежды используются как натуральные, так и смесовые ткани. Натуральные ткани обладают неоспоримыми качествами, такими как мягкость, отличная дышащая способность, замечательная впитывающая способность. Достоинства смесовых тканей: улучшенные физико-механические свойства, повышенная прочность ткани, большая износостойкость, несминаемость, комфорт. На свойства смесовых тканей влияет целый ряд факторов, например, вид и состав основы, тип прядения.

К тканям, из которых впоследствии шьется спецодежда, предъявляются особые требования [1].

В качестве объектов исследования данной работы были выбраны огнестойкие ткани специального назначения. Данные ткани предназначены для изготовления спецодежды сварщиков. Для исследования изменения физических свойств специальных тканей были взяты образцы 5 различных артикулов, представленных в табл. 1.

Таблица 1 – Объекты исследования

 Костюм из ткани Бастион использован после 1 года носки.

Исследования были выполнены в лаборатории на кафедре Текстильного материаловедения и товарной экспертизы ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет дизайна и технологии».

Для исследования выбрали 5 образцов различных видов переплетения (табл. 4). Ткани отличаются плотностью по основе и утку, а также линейной плотностью нитей. Волокнистый состав тканей также варьировали.

Таблица 4 – Структурные характеристики исследуемых огнестойких тканей

Результаты испытаний и их сравнение  с нормами приведено в табл. 4 - 6. Сравнение проводилось с нормами, указанными в ГОСТ 12.4.105-81 «Ткани и материалы для спецодежды сварщиков», техническом регламенте Таможенного союза ТР ТС 019/2011 «О безопасности средств индивидуальной защиты»  и ГОСТ 11209-2014 «Ткани хлопчатобумажные и смешанные защитные для спецодежды. Технические условия». Нормы устойчивости окраски содержатся в ГОСТ 12930-67 «Ткани хлопчатобумажные и смешанные защитные для спецодежды. Нормы устойчивости окраски» [2-5].

Таблица 4 – Сравнение с нормами ГОСТ 12.4.105-81

Таблица 5 – Сравнение с нормами Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 019/2011

Таблица 6 – Сравнение с нормами ГОСТ 11209-85

Можно отметить, что наибольшую усадку имеет ткань Banox 370 по основе, и ткань Булат по утку. Наименьшую усадку имеет ткань Бастион, это говорит о том, что после годовой носки изменение линейных размеров после мокрых обработок значительно уменьшается. Некоторые образцы растянулись после стирки по основе, так как в процессе ткачества нити основы натягиваются сильнее и в процессе мокрых обработок напряжение, возникающее при ткачестве, снимается.

Разрывные характеристики текстильных полотен определялись  в соответствии с ГОСТ 3813-72 «Материалы текстильные. Ткани и штучные изделия. Методы определения разрывных характеристик при растяжении» [6] на испытательной системе Инстрон серии 4411.

Наибольшую прочность имеет ткань Булат, Бастион и Тритон, а наименьшую, ткань 3111-Пробан.  У всех тканей разрывное удлинение больше по утку, чем по основе, что для тканей Тритон, 3111-Пробан и Banox 370 связано с наличием полиэфирных нитей и различной линейной плотностью нитей основы и утка, а для тканей Бастион и Булат связано с тем, что в утке находится комплексная нить. Наибольшей раздирающей нагрузкой обладают ткани Бастион и Булат, а наименьшей ткань 3111-Пробан.

Стойкость текстильных материалов к воздействию пламени огня и термическому разрушению характеризует их огнестойкость. Огнестойкость текстильных полотен зависит главным образом от химического состава волокон и нитей.

Для оценки огнестойкости текстильных полотен используют следующие характеристики:

- продолжительность остаточного горения - время горения пробы материала пламенем после удаления ее из зоны огня (с);

- продолжительность остаточного тления - время свечения пробы материала после ее удаления из зоны огня (с);

В условиях лаборатории МГУДТ огнестойкость определяли следующим образом: испытанию подвергали пробу ткани, которую размещали вертикально и погружали в пламя спиртовой горелки на 1-2 мм. При контактировании с пламенем 30 с, по секундомеру фиксировали продолжительность остаточного горения и тления. После 30 секунд воздействия пламени на пробу и окончания ее остаточного горения и тления измеряли металлической линейкой максимальную высоту обуглившегося участка (Н_m) и высоту разрушенного участка (Н).

Огнестойкость ткани оценивают по наибольшим значениям длительности остаточного горения, тления и степени обугливаемости.

Результаты испытаний на огнестойкость представлены в табл. 7. 

Таблица 7 – Огнестойкость исследуемых тканей

По данным табл. 7 можно сделать вывод, что наибольшей огнестойкостью обладает ткань Булат, а наименьшей ткань Тритон. Ткань Бастион не прошла испытание, так как загорелась на 15 секунде, это говорит о том, что после годовой носки данный образец не пригоден по показателям безопасности.

Стойкость к прожиганию определяют по ГОСТ 12.4.184 «Ткани и материалы для специальной одежды, средств защиты рук и верха специальной обуви. Методы определения стойкости к прожиганию» [7].

Существует два метода определения стойкости к прожиганию: сущность первого метода заключается в определении времени полного разрушения образца (элементарной пробы) при воздействии прожигающего элемента, нагретого до 80⁰ С; второго – в определении остаточной разрывной нагрузки элементарной пробы материала после контакта с тем же элементом в течение 120 с.

Первый метод применяют для тканей, материалов и натуральных кож, у которых стойкость к прожиганию менее 120 с.

Второй метод применяют для тканей, материалов и натуральных кож, у которых стойкость к прожиганию более 120 с.

Для проведения испытаний применяют прибор типа ППТ.

В работе была предложена следующая методика. Ткань располагалась горизонтально, а снизу подносилось открытое пламя. Каждый образец был выдержан в пламени в течении десяти минут. Ткань Бастион не прошла испытание, так как загорелась на 15-ой секунде. У остальных тканей прожигания не наблюдалось. При испытании тканей Тритон, 3111-Пробан и Banox 370 первые три минуты шел черный дым, присутствовало закипание пропитки.

Устойчивость огнезащитных свойств к стиркам проводят по ГОСТ 11209-85 Ткани хлопчатобумажные и смешанные защитные для спецодежды. Технические условия».

После проведения пяти стирок определяют огнестойкие свойства тканей. Остаточное горение и остаточное тление не должно присутствовать после контакта образцов с пламенем в течении 30 секунд. Все образцы, кроме ткани Бастион, сохранили свои огнестойкие свойства.

Устойчивость тканей к искрам и брызгам расплавленного металла определяют по ГОСТ Р 12.4.237 – 2007 «Одежда специальная. Методы испытания материала при воздействии брызг расплавленного металла» [8].

В работе была предложена упрощенная методика определения стойкости материалов к искрам и брызгам расплавленного металла. Вырезали две пробы размером 300×300 мм и одну 200×150 мм. Первые две пробы предназначались для оценки устойчивости к брызгам расплавленного металла, одна из них подвергалась пяти стиркам, чтобы оценить насколько мокрые обработки влияют на защитные свойства материала. Вторая использовалась для оценки воздействия искр. Большую пробу подкладывали под металлическую пластину, а маленькую располагали на расстоянии 30 см от пластины. В течении 30 секунд с помощью сварочного аппарата БАРС ЕКО ARC-184 создавались брызги, которые попадали непосредственно на пробу большего размера и искры, которые попадали на меньшую пробу. Затем для оценки воздействия брызг расплавленного металла измеряли: d_д – диаметр максимальной дыры, мм. И d_п – диаметр максимального пятна, мм. Ткань Бастион не прошла испытание, так как загорелась. Ткани Булат и Тритон показали наилучшие результаты (табл. 8).

Таблица 8 – Устойчивость к воздействию брызг расплавленного металла

По большинству показателей качества требования нормативных документов соблюдаются. Наихудшими показателями обладает ткань 3111-Пробан, а наилучшими – ткань Булат.