Вопрос создания рациональной спецодежды для работающих в горячих цехах различных производств, обладающей комплексом защитных свойств от высокой температуры и теплового излучения, до настоящего времени остается актуальным. Существует значительная потребность гражданских отраслей промышленности для защиты рабочих на предприятиях, имеющих высокотемпературные объекты, объекты с повышенным тепловым излучением, с расплавленным металлом и другими подобными факторами. К таким отраслям относятся: предприятия черной и цветной металлургии, химическая промышленность, стекольная, нефтяная и газовая и др.
При решении вопроса создания тканей с защитными свойствами в указанных отраслях в качестве критериев особенно важны такие свойства, как устойчивость к воздействию открытого пламени и прожиганию. Эти защитные свойства характеризуются следующими показателями:
- значением кислородного индекса (КИ);
- огнестойкостью;
- прочностью при разрыве;
- устойчивостью к прожиганию;
- воздухопроницаемостью;
- гигроскопичностью;
- сохранением прочностных свойств после воздействия открытого пламени.
Для создания защитной одежды в основном используются ткани из натуральных волокон, защитные эффекты которых определяются весом и специальной пропиткой.
Отечественные аналоги тканей не обеспечивают большинство из этих требований. Так, КИ у указанного ассортимента не превышает 28%. При этом прочность при разрыве, как правило, обеспечивается во всех случаях и составляет 750...1600 Н.
В настоящее время для производства высококачественной защитной одежды в мире широко применяются различные специальные синтетические волокна и нити с повышенными факторами защиты, которые используются либо в чистом виде, либо в смеси с другими, в том числе натуральными волокнами.
Основную долю в ассортименте применяемых термо-, огнестойких нитей и волокон для изготовления текстильных изделий занимают арамидные волокна (нити), которые отличаются высокой термостойкостью. Это известные зарубежные арамидные волокна Kevlar, Nomex, Tvaron, Technora и др., а также отечественные арамидные нити и волокна с высокими огне-, термостойкими характеристиками: СВМ, Армос, Русар-О, Арлана.
Большинство из них выпускается только в виде нитей и имеет высокий модуль упругости, малое разрывное удлинение, очень высокую прочность, низкую термическую усадку и высокие огнезащитные свойства. Они обеспечивают надежную защиту людей от теплового воздействия, пламени и порезов и используются в технике, самолето- и ракетостроении и других ответственных областях. Стоимость их довольно высока. В связи с тем, что эти волокна отличаются повышенной жесткостью, низким удлинением и низкой гигроскопичностью они ограниченно используются в текстильном секторе.
В результате исследований установлено, что сохранение до 90% прочностных показателей после воздействия открытого пламени может быть достигнуто только при использовании термостойких волокон в сочетании с заключительной отделкой специальными препаратами.
Учитывая эти результаты, а также тот факт, что наиболее эффективным направлением является создание тканей с использованием термостойких волокон, институт начал разработку технологии производства пряжи и ассортимента тканей с комплексом высоких эксплуатационных свойств. Ткани предназначены для изготовления спецодежды, которая обеспечивает защиту от высоких термических воздействий, искр, брызг расплавленного металла и окалины. Выработка этих тканей осуществляется на базе использования отечественных огнестойких волокон и оптимальной огнезащитной пропитки.
Реальной возможностью получения отечественного термо-, огнестойкого волокна может стать производство термоокисленного полиакрилонитрильного (ПАН-О) волокна с запатентованным названием Нитокс. Это волокно целесообразно использовать при создании огнезащитных тканей.
Волокно Нитокс® является одним из самых устойчивых к действию открытого огня и температур до 300оС. Кроме того, волокно обладает химической стойкостью, а также, что немаловажно, имеет невысокую цену: в несколько раз ниже по сравнению с другими огнестойкими волокнами.
Учитывая его высокие огнезащитные свойства, низкую цену (около 20 USD/кг) и реальную возможность выпуска в промышленном масштабе, данное волокно представляет большой интерес с точки зрения использования его для производства огне-, термостойких тканей.
Полиакрилонитрильное окисленное волокно (ПАН-О) Нитокс® по группе горючести классифицируется как трудногорючий материал (ГОСТ 12.1.044-89, ИСО 4589-84) и характеризуется высокими огнестойкими свойствами: его КИ (или LOI), как один из основных показателей огнестойкости волокна, находится на уровне 43,5...45%, что выше, чем у многих зарубежных огнестойких волокон.
Волокно Нитокс® также выгодно отличается от других огне-, термостойких волокон хорошей гигроскопичностью: его влагопоглащение составляет 7...9%.
Выбор технологии переработки волокна Нитокс® (системы и способа прядения) зависит от выбранных компонентов для смесей с ним и обусловлен в значительной степени специфическими особенностями данного волокна, в частности, повышенной хрупкостью, которая пока не позволяет вырабатывать пряжу с требуемыми показателями из 100%-ного волокна Нитокс®.
Разработанная институтом готовая ткань характеризуется высокой огнестойкостью, стойкость к прожиганию (составляет до 80 с). При использовании огнезащитного препарата отсутствует остаточное горение и остаточное тление после выдерживания ткани в пламени в течение 30 секунд. Ткань устойчива к брызгам расплавленного металла (см. таблицу).
Сравнение полученных показателей с требованиями, предъявляемыми к тканям для названных видов специальной одежды, указывает на то, что по всем рассмотренным показателям ткани соответствуют требованиям, предъявляемым к спецодежде.
Обеспечена защита интеллектуальной собственности по данной разработке патентами РФ:
- № 2004100854 от 15.01.2004 г. «Способ получения огнестойкого полиакрилонитрильного волокна для изготовления текстильных материалов»;
- № 2004123869 от 05.08.2004 г. «Текстильная пряжа для защищающих от открытого огня изделий»;
- № RU 0074391 от 24.03.08 «Ткань с повышенным показателем огнестойкости для защиты человека от высокотемпературных контактов».