Jak osiągana jest niepalność tkanin?

Współczesne sposoby zabezpieczenia tkanin przed ogniem.

Powszechne zastosowanie tkanin w otoczeniu człowieka stwarza zagrożenie w przypadku powstania pożaru. Z tego powodu zarówno we wnętrzach prywatnych jak i tych, w których ludzie znajdują się w większym skupieniu tkanina pali się szybko i stanowi przyczynę rozprzestrzeniania się płomieni. Tkanina użyta na pokrycie mebli, jako dekoracja okien, pościel wraz z dywanami czy wykładzinami podłogowymi występuje we wnętrzu w takiej bliskości, że płomienie bez trudu trawią coraz to większe przestrzenie. Starano się osiągnąć większą odporność na ogień zarówno ten z żarzącego się papierosa jak i duży płomień mający inne źródło. Uniepalnienie tkanin stało się wyzwaniem, które z jednej strony w istitny sposób podnosiło bezpieczeństwo ludzi z drugiej stanowiło dla producentów dodatkowy atut na rynku oraz nadzieję na profity. Przemysł chemiczny ukierunkowany był między innymi na poszukiwanie substancji, które pokrywając tkaniny stworzyłyby barierę dla ognia.

Początkowo impregnaty zapewniając tkaninie ochronę przed spłonięciem odbierały jej jednocześnie wiele cech przypisanych tkaninom związanych z miękkością i łatwością układania się na wyrobie. Pogarszała się odporność na ścieranie, paro przepuszczalność a także możliwości barwienia tkaniny. Tkaniny traktowane były środkiem zapewniającym niepalność w procesie napawania lub natryskiwania. Te pierwsze doświadczenia w uniepalnianiu tkanin dawały niezłe rezultaty. Jednak były to roztwory wodne i impregnaty zanikały pod wpływem użytkowania i prania zmniejszając stopniowo swą funkcję ochronną. Zarówno proces produkcji substancji impregnującej jak i pokrywania nią tkaniny był bardzo obciążający dla środowiska a ze zdrowotnego punktu widzenia substancje często były toksyczne. Tkaniny z włókien naturalnych mogły być tylko w ten sposób zabezpieczane gdyż można było działać na nie tylko powierzchniowo. Poszukiwania skierowane zostały na tworzywa sztuczne, które najpierw powlekane impregnatem zostały wzbogacane we włóknie w dodatki uniepalniające. Następnie doskonalono tę funkcję poprzez zmiany w budowie cząsteczkowej.

Większość włókien sztucznych w czystej postaci jest palna i można je spalić w temperaturze powyżej 750oC. Niektóre palą się przy działaniu zewnętrznego płomienia gasnąc po oddaleniu źródła inne należą do grupy trudnopalnej. Stosując odpowiednie dodatki zwane antypirenami można zmniejszyć albo opóźnić palność włókna. Jako substancje tego typu stosuje się pewne grupy związków chemicznych. Pierwsza to nieorganiczne związki pochodzenia mineralnego /uwodniony tritlenek glinu, tlenek magnezu, tlenek cyny(IV), tlenek molibdenu (VI) czy tlenek antymonu(III).

Dwie następne grupy związków to związki fosforu /fosforan amonu i magnezu czy też organiczne związki fosforu/i boru/boraks, kwas borowy, boran cynku/. Zastosowanie mają także związki chloru i bromu.

Wymagania, co do antypirenów zmieniają się. Zwraca się uwagę kolejno na sam proces wytwarzania związku chemicznego pod względem energochłonności, zużycia wody, innych substancji powstających w produkcji. Bada się także inne własności istotne w samym procesie użytkowania. Substancje dodawane do włókien z tworzyw sztucznych sprawdza się w użytkowaniu pod względem toksyczności w zwykłych warunkach oraz podczas spalania. Dąży się do stosowania tych substancji, które wówczas wytwarzają jak najmniej toksycznych gazów i dymów. Zużywa się corocznie ponad 650 ton antypirenów lecz ciągle 35% stanowią te które nie są całkowicie obojętne dla człowieka. Są to głownie chlorowcowane związki organiczne oraz tritlenek antymonu.

W produkcji materiałów na tapicerkę samochodową – tkanin i dzianin w tym dzianin runowych stosuje się często powlekanie nieużytkowej powierzchni materiału warstwą impregnatu. Powoduje to w kontakcie z rozżarzonym papierosem roztopienie tkaniny i zatrzymanie ekspansji ognia. Na fotelach samochodowych pod materiałem znajdują się formatki z poliuretanu które są łatwopalne i wydzielają wysokotoksyczne gazy podczas spalania. Wnętrze samochodu można łatwo opuścić jednak w przypadku innych środków transportu nie jest to takie proste.

Przełomem stała się ingerencja w budowę cząsteczkową włókna. Udało się dotrzeć i zmienić dalece strukturę tworzywa, a zmiany są tak radykalne, że cecha niepalności zachowana jest poprzez cały okres żywotności tkaniny.

Tworzywo poliestrowe z dodatkami znajdując się w kadzi zostaje podgrzewane w odpowiedniej temperaturze i łączy się w jedną substancję. Następnie masa zostaje przekazana do wylotu dysz przędzalniczych. Tu następuje tworzenie dwu lub wieloskładnikowego włókna. Te połączenia dotyczą każdej z molekuł poliestru i są trwałe. Polimery są na stałe związane z konomerami – są to wiązania w chemicznym znaczeniu tego słowa. Daje to lepsze efekty niż mieszanie polimerów. Wydmuchiwane są niewielkie, pojedyncze elementy nitki trudnopalnej. Teraz od sposobu postepowania zależą przyszłe własności. Szybkość odciągu i sposób przędzenia decydują o tym jaka będzie struktura włókna. Aby zachować cechę trudnopalności istotne jest właściwe rozpięcie włókien na drodze snucia. To wpływa na ognioopornośc. Wytwarza się włókna w zakresie od 1,3 do 13 dtex i stosuje na różnego rodzaju wyroby; od cieniutkich firanek po włókna na dywany. Zauważono, że tkaniny z modyfikowanego włókna niepalnego posiadają wiele pozytywnych cech przewyższających zwykłe poliestry. Mają lepsze powinowactwo do barwników, pięknie się wybarwiają /szybciej i głębiej/i nie tracą koloru pod wpływem światła. Wysokie wartości w zakresie odporności na ścieranie powodują, że żywotność tkanin jest imponująca. Cecha niepalności w przypadku włókien modyfikowanych pozostaje nawet po utracie wartości dekoracyjnych.    Włókna mogą być o różnym stopniu połyskliwości od matowych do błyszczących. Możliwe są do uzyskania wszelkie typy włókien gładkie i fantazyjne – typu boucle czy szenile. Nie ma tu także żadnych ograniczeń tkackich. Uzyskać można tkaniny o przeróżnych strukturach i splotach. Różne specjalne właściwości trudnopalnych włókien podlegały rozwojowi w zależności od tego do czego miały być potem użyte tak aby dobrze spełniać wymagania co do dalszego uszlachetniania. Tkaniny z włókien niepalnych mają miękki i ciepły „chwyt”, nie pilingują się i nie stanowią bariery dla pary wodnej. Pielęgnacja nie stanowi problemu, tkaniny można prać w niskich temperaturach /40 stopni Celsjusza/, czyścić chemicznie, a niektóre także traktować chlorem celem dezynfekcji. Po tych zabiegach prasowanie w niskich temperaturach jest wystarczające można także suszyć przy nieprzeładowanych bębnach w suszarkach. Utrzymanie w czystości nie jest więc ani czasochłonna ani energochłonna.

Tkaniny z modyfikowanych włókien syntetycznych zachowują się w specyficzny sposób wobec ognia. W kontakcie z płomieniem tkanina płonie lecz małym płomieniem aż do żarzenia nie podtrzymując ognia. Fakt niepodtrzymywania ognia powoduje, że pożar nie rozprzestrzenia się. Rozpanoszeniu pożaru zapobiega skupienie roztopionego tworzywa a nie kapanie płonących kawałków. W czasie pożaru problemem są także substancje lotne, które wydzielane są z płonącej materii. W przypadku tkanin z włókien niepalnych gazy są najmniej toksyczne spośród produktów spalania pozostałych tekstyliów. Daje to przewagę w przeprowadzaniu akcji ewakuacyjnych i gaśniczych.

Zalety tkanin niepalnych są nie do przecenienia. Gdy myśli się o szpitalach, domach dla seniorów, muzeach, wszelkich środkach komunikacji czy obiektach gromadzących wiele osób to stosowanie takiej ochrony jest niezwykle ważne.

Obecnie wielu producentów foteli do sal widowiskowych czy środków transportu stosuje siedzenia produkowane w technologii formy integralnej. Sposób ten polega na pokryciu metalowej konstrukcji /wraz ze sprężynami/ fotela materiałem – te elementy znajdują się w specjalnej formie nadającej kształt przyszłego fotela. Następnie w powstałą przestrzeń wtryskuje się piankę w postaci ciekłej, która pod wpływem wysokiej temperatury  zwiększa swoją objętość. Taki model produkcji jest bardzo wydajny lecz dopiero zastosowanie tkaniny niepalnej oddziela bardzo łatwopalną piankę poliuretanową.

Stosowanie takich nowoczesnych siedzeń pozwala na zachowanie bezpieczeństwa.

Istotny jest także fakt, że produkcja włókien niepalnych nie jest obciążająca dla środowiska.

Opatentowane włókna poliestrowe posiadają szereg certyfikatów z niezależnych laboratoriów. Staraniem wytwórców jest tak opisać produkt, aby nazwa wzbudzała zaufanie i była synonimem jakości. Stale kontrolowane poszczególne etapy produkcji powodują, że produkt finalny jest na najwyższym światowym poziomie. Tkaniny z włókien niepalnych to między innymi Trevira CS, Trevira FR czy Sidera. Stała kontrola wytwarzania i obrotu jest konieczna także z tego powodu, że nie można organoleptycznie, nawet paląc próbkę, stwierdzić czy tkanina jest z modyfikowanego mloekularnie włókna czy tylko dobrze powleczona impregnatem.

Cena tkaniny jest o 30% wyższa niż wytworzonej tylko z poliestru. Obserwuje się delikatne tendencje spadkowe tej wartości.

Z tego typu tkanin produkuje się nie tylko siedzenia we wszelkich środkach transportu czy pokrycia mebli ale także tapety, zasłony, pościel w hotelach i domach dla seniorów. Możliwa jest także odtwórcza produkcja  tapet czy tkanin zabytkowych.

Tkaniny z włókien modyfikowanych na poziomie molekularnym stanowią w tej chwili najlepszą gwarancję zabezpieczenia tekstyliów przed zniszczeniem przez ogień. Jak jednak przekonaliśmy się wielokrotnie naukowcy i tu nie powiedzieli jeszcze ostatniego słowa. Będziemy z zainteresowaniem śledzić rozwój w tym zakresie. Troski o bezpieczeństwo nigdy za wiele.

2 odpowiedzi do “Jak osiągana jest niepalność tkanin?”

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *