Investigation of the influence of paintings and impregnating compositions on fire-reristant properties

В последнее время участились пожары в общественных местах. Совсем недавно произошло возгорание в психоневрологическом интернате в городе Воронеже, где пострадало свыше 20 человек. В связи с этим важно уделять внимание  устойчивостью к возгоранию текстиля, так как он является материалом, который больше других окружает человека в повседневной жизни.

В современном текстильном производстве появляется все больше тканей различных по химическому составу, но оценка их огнезащитных  свойств часто не проводиться. В связи с этим  актуально исследование этих свойств текстильных материалов  различной химической природы.

Текстильные материалы по воспламеняемости подразделяются на легковоспламеняемые и трудновоспламеняемые. Ткань (нетканое полотно) классифицируется как легковоспламеняемая, если при испытаниях выполняются следующие условия [1]:

1) время остаточного пламенного горения более 5 с у любого из образцов, испытанных при зажигании с поверхности;

2) прогорание образца до одной из его кромок у любого из образцов, испытанных при зажигании с поверхности;

3) загорание хлопчатобумажной ваты под любым из испытанных образцов;

поверхностная вспышка у любого из образцов, распространяющаяся более чем на 100 мм от точки зажигания с поверхности или кромки;

4) средняя длина обугливающегося участка более 150 мм наблюдается у любого из образцов, испытанных при воздействии пламени с поверхности или кромки.

Если при испытании на огнестойкость из пяти образцов, вырезанных в направлении основы (по длине) или утка (по ширине), одному или более из вышеуказанных требований удовлетворяет только один, то проводят повторное испытание на пяти образцах. Если и повторно подтверждены полученные результаты, то материал классифицируется как легковоспламеняемый. Если при испытаниях ткани (нетканого полотна) не соблюдаются указанные условия, то материал классифицируют как трудновоспламеняемый.

По горючести вещества и материалы подразделяют на три группы [2]:

• § негорючие (несгораемые) - вещества и материалы, не способные к горению в воздухе;
• § трудногорючие (трудносгораемые) - вещества и материалы, способные гореть в воздухе при воздействии источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления;
• § горючие (сгораемые) - вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться при воздействии источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.

Таким  образом, огнестойкими  можно  назвать  материалы,  которые обладают

признаками негорючих материалов. Снизить горючесть волокон можно двумя способами: модификацией  исходных  волокнообразующих полимеров и введением антипиренов. Улучшение потребительских свойств материалов путем модификации, за счет незначительного изменения или дополнения базовой технологии, требует значительно меньших материальных затрат и времени, чем создание принципиально новых видов материалов. Поэтому модификация является одним из основных способов придания материалам и изделиям легкой промышленности улучшенных свойств.

Антипирены (от греч. anti–приставка, означающая противодействие, и руr - огонь) – это вещества, понижающие горючесть материалов органического происхождения. Действие антипиренов обусловлено:

1)разложением антипиренов под действием пламени с поглощением тепла и

выделением негорючих газов;

2)изменением  направления  разложения  материала  в  сторону  образования

негорючих газов и трудногорючего коксового остатка;

3)торможением окисления в газовой и конденсированной фазах;

4)образование негорючей пленки, защищающей волокно при горении от контакта с воздухом;

5)изменением направления реакций в предпламенной области в сторону образования сажеподобных продуктов [3].

Возможно также использование комбинированных способов огнезащитной отделки тканей.

Антипирены могут быть разделены на инертные и активные; последние вступают с материалом в химическую реакцию. Антипирены должны удовлетворять следующим требованиям: совмещаться с материалом и не мигрировать на его поверхность; не ухудшать механических и других физических характеристик материала; не разлагаться при переработке  материала и эксплуатации изделия; быть нетоксичными, не выделять при горении токсичных продуктов и уменьшать дымообразование. Желательно также, чтобы антипирены были бесцветны, атмосферостойкие, обладали высокими диэлектрическими показателями.

Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки. В отличие от пропитанных специальным  составом,  сотканные из  негорючих нитей ткани более   долговечны и надежнее по своим свойствам. Однако обработка материалов огнестойкими пропитками является более доступным методом огнезащиты [3].

Целью данной работы является выявление наиболее эффективных огнезащитных растворов для обработки портьерных тканей.

Объектами исследования являются портьерные ткани   и огнезащитные растворы. Исследованы портьерные ткани различной химической природы: хлопок и  полиэстер. Хлопок- это натуральное волокно, изготовляемое из хлопчатника. Хлопок на 90% состоит из целлюлозы, которая собой представляет полимер глюкозы. А полиэстер – это вид синтетической ткани, произведенный из полиэфирных волокон. Полиэфирное волокно-это синтетическое волокно, формируемое из расплава полиэтилентерефталата или его производных.   Портьерные ткани обработаны огнезащитными водными составами  неорганической и органической природы с  массовой концентрацией 5%, 10% и 20% (табл. 1). 

Табл. 1 Характеристика объектов исследования

Образец ткани	Химический состав ткани	Химический состав огнезащитного раствора
хлопок		(NH4)2SO4	KAl(SO4)2 *12H2O	«Norwood»
полиэстер

Метод  испытания  на  воспламеняемость  текстильных  материалов  проводили  в ГОСТ Р 50810-95 [1]. Гост устанавливает метод определения способности текстильных материалов (тканей, нетканых полотен), обработанных огнезащитными составами  сопротивляться воспламенению, устойчивому горению. Стандарт применяется для всех горючих декоративных текстильных материалов, поставляемых потребителю. В нем применяются  следующие термины:

Время остаточного горения - время, в течение которого продолжается пламенное горение материала после удаления источника зажигания.

Устойчивое горение - остаточное горение ткани более 5 с.

Для испытаний изготавливают образцы размером 220*170 мм в направлении основы (по длине). Образцы помещают в  огнезащитные растворы на 24 часа. После пропитки ткани достают, высушивают в вертикальном положении при комнатной температуре. Высушенные образцы кондиционируют  при температуре (20±2) ⁰С и относительной влажности (65±2) в течение  24 часа. Анализ на воспламеняемость тканей должен проходить не более 3 минут после кондиционирования.

 Образец ткани закрепляют в приборе для определения воспламеняемости тканей (рис. 1). 

Рис. 1 Прибор для определения воспламеняемости тканей

 Горелку устанавливают в горизонтальном положении на 40мм выше нижней кромки образца и придвигают к  образцу на расстояние, равное 17 мм. Воздействие пламени на образец 4секунды. При отсутствии устойчивого горения проводят испытание на новом образце, не изменяя положение горелки. Время воздействия пламени увеличивают до 15 секунд.

В случае отсутствия устойчивого горения образца необходимо изменить положение горелки: установить горелку под углом 60° к горизонтали и расположить таким образом, чтобы пламя касалось нижней кромки образца. Время воздействия пламени на новый образец  5 секунд. При отсутствии устойчивого горения время воздействия пламени увеличивается до 15 секунд.

Обсуждение результатов

Установлено, что для портьерной ткани на основе хлопка и полиэстера наиболее эффективными по времени воздействия пламени на образец, времени остаточного горения и времени устойчивого горения являются огнезащитные составы неорганической природы (табл. 2, 3).

Табл. 2 Воспламеняемость портьерных тканей на основе хлопка

Табл. 3 Воспламеняемость портьерных тканей на основе полиэстера 

Выявлено, что  огнезащитный состав из  сульфата аммония является наиболее эффективным по  нескольким показателям, а именно, по времени остаточного горения и по времени устойчивого горения  для портьерных тканей из хлопка и полиэстера.

Установлено, что  портьерные ткани на основе полиэстера без пропитки огнезащитного состава загораются так же быстро, как и на основе хлопка. Но по времени горения ткани на основе полиэстера горят дольше,  чем на основе хлопка. Выявлено, что воспламеняемость портьерных тканей на основе полиэфирного волокна, а именно, полиэстера, пропитанных огнезащитными растворами ниже, чем воспламеняемость портьерных тканей на основе хлопка.

Сделано заключение  о том, что огнезащитный раствор органической природы  «Norwood» не подходит для пропитки, так как он не обеспечивает огнестойкость исследованных  портьерных тканей на основе хлопка и полиэстера. 

Исследованы портьерные ткани на основе хлопка и полиэстера на огнестойкость.

Изучены огнестойкие составы неорганической природы: алюмокалиевые квасцы и сульфат аммония, и органической природы: «Norwood».

Проведено сравнительное исследование огнестойкости тканей, пропитанных  различными огнезащитными растворами.

Установлено, что  огнестойкость ткани на основе полиэстера с различными огнестойкими растворами выше, чем на основе хлопка.

Выявлено, что огнезащитный растворы неорганической природы сульфат аммония наиболее эффективен по огнезащитным свойствам портьерных тканей, чем органической природе «Norwood».

Не было установлено  четкой зависимости огнестойкости исследуемых тканей  от концентрации огнезащитного состава.