Nici odporne na ogie# i wysokie

Transkrypt

1 Nici odporne na ogie# i wysokie temperatury Ten biuletyn pomo#e Pa#stwu w zrozumieniu w#a#ciwo#ci i wyborze odpowiednich nici i w#ókien odpornych na dzia#anie ognia i wysokich temperatur.

2 Spis tre#ci Rodzaje w#ókien i ich oporno## na ogie# Standardy odporno#ci na ogie# dla ró#nych zastosowa# Maksymalna temperatura robocza dla ró#nych w#ókien Porównanie w#ókien aramidowych Produkty Coats

3 Rodzaje w#ókien i ich oporno## na ogie# Bawe#na Poliester Nylon Meta-aramid Para Aramid W#ókno szklane Kwarc Ceramika palny, zapala si# i p#onie palny, spala si# powoli, mo#e samoistnie gasn## palny, spala si# powoli, mo#e samoistnie gasn## trudnopalny, gasi si# samoistnie po wyj#ciu z p#omieni trudnopalny, gasi si# samoistnie po wyj#ciu z p#omieni trudnopalny, nie p#onie trudnopalny, nie p#onie trudnopalny, nie p#onie 252 / / / Nici bawe#niane tl# si# w stosunkowo niskich temperaturach, dlatego nie nale#y stosowa# ich w produktach, które mog# wej## w kontakt z ogniem. Standardowe nici poliestrowe i poliamidowe s# materia#ami palnymi, jednak#e spalaj# si# powoli i mog# si# samoistnie gasi#.

4 Istniej# trzy kategorie nici ognioodpornych: 1. Nici, które nie p#on# 2. Nici, które p#on# w ogniu, ale gasn# po wyj#ciu z ognia 3. Nici, które p#on#, ale spalaj# si# powoli i mog# si# samoistnie gasi# Rodzaje nici i ich odporno## na ogie# - Ceramika 1 Nie p#onie - Kwarc 1 Nie p#onie Glasmo Tee Firefly Protos Flame Master W#ókno szklane 1 Nie p#onie NFPA 701 / ASTM E84 NFPA 701 / ASTM E84 NFPA 701 / ASTM E84 Meta-aramid 2 P#onie, lecz ulega NFPA / EN469 samougaszeniu po wyj#ciu z ognia Para-aramid 2 P#onie, lecz ulega NFPA samougaszeniu po wyj#ciu z ognia Nici 3 Nie rdzeniowe w 100% z w#ókien poliestrowych z ognioodpornym wyko#czeniem p#onie przez krótki okres czasu, potem si# zapala i p#onie powoli, EN 15025

5 Epic FR Astra FR Nici 3 P#onie rdzeniowe w 100% z w#ókien poliestrowych Ni# w 100% z poliestrowych w#ókien ci#tych 3 P#onie mo#e doj## do samougaszenia CFR 1615 / BS EN 14878:2007 powoli, mo#e doj## do samougaszenia CFR powoli, 1615 / mo#e BS EN doj## 14878:2007 do samougaszenia Produkty nale##ce pierwszej kategorii to nici z w#ókien szklanych (klejone i w teflonowym oplocie), z w#ókien szklanych o wysokiej zawarto#ci krzemionki (kwarcowe) i z w#ókien ceramicznych. Produkty te nie zapalaj# si# i dlatego mog# by# stosowane w produkcji wyrobów nara#onych na dzia#anie ognia, np. w materacach izolacyjnych lub odzie#y hutniczej. Produkty nale##ce do drugiej drugiej kategorii to nici Kevlar i Nomex. Kevlar to nazwa handlowa w#ókien para-aramidowych, natomiast Nomex to nazwa handlowa w#ókien meta-aramidowych; obydwa rodzaje materia#ów s# specjalistycznymi odmianami poliamidu. Prz#dza do nici Kevlar produkowana jest przez firm# Du Pont. Inne para-aramidy to Twaron (produkowany przez Acordis) i Technora (Teijin). Prz#dza do nici Nomex jest równie# produkowana przez Du Pont; inne meta-aramidy to Teijinconex (Teijin). Produkty te pal# si# w ogniu, jednak ulegaj# one samoistnemu gaszeniu po wyj#ciu ich z p#omieni. Znajduj# zatem zastosowanie tam, gdzie ryzyko po#aru jest wysokie. Produkty nale##ce do drugiej kategorii, pomimo gorszej odporno#ci na ogie# w porównaniu do materia#ów pierwszej kategorii cechuj# si# lepsz# szwalno#ci#. S# równie# bardziej mi#kkie, dlatego s# wykorzystywane do produkcji odzie#y ochronnej i tapicerek. Produkty nale##ce dotrzeciej kategorii to Coats Epic FR oraz Coats Astra FR. S# to specjalnie opracowane nici, które spalaj# si# w minimalnym stopniu i gasn# samoistnie po usuni#ciu #ród#a p#omieni. Spe#niaj# równie# normy przeciwpo#arowe (takie jak CFR1615 dla dzieci#cej bielizny nocnej).

6 Sprawdzanie odporno#ci nici na ogie# Nie ma sposobu na sprawdzenie odporno#ci samej nici; musi ona by# wszyta w tkanin#. Podczas przeprowadzania testów zalecane jest zastosowanie dok#adnie takiej samej tkaniny, nici oraz szwów jak w produkcie finalnym.

7 Standardy odporno#ci na ogie# dla ró#nych zastosowa# Standardy jednolitego prawa budowlanego Samochodowy UBC 8-1 (42-2), 8-2(42-2), 26-1(17-2), 26-3(17-5) FMVSS302 Lotniczy FAR , Ogólny (budynki, transport, wyposa#enie wn#trz, odzie# ochronna) Dzieci#ca bielizna nocna (Pyjamas) Odzie# ochronna NFPA 701 Test Rozprzestrzeniania P#omieni w Tekstyliach ASTM E84 (Badanie Cech Spalania Powierzchniowego ów Budowlanych) CFR 1615: Standard palno#ci dzieci#cej bielizny nocnej (rozmiary 0 do 6X (FF 3-71) CFR 1616: Standard palno#ci dzieci#cej bielizny nocnej: rozmiary 7 do 14 (FF 5-74) BS EN 14878:2007 (Przepisy bezpiecze#stwa dotycz#ce odzie#y nocnej) EN 531 Odzie# ochronna przed czynnikami gor#cymi i p#omieniem EN 407 R#kawice ochronne przed zagro#eniami termicznymi EN 366 Odzie# ochronna przed gor#cem i p#omieniem Rodzaj testu: Badanie przep#ywu ciep#a pod wp#ywem ekspozycji na dzia#anie ognia EN 367 Odzie#

8 chroni#ca przed gor#cem i p#omieniem Rodzaj testu: Badanie przep#ywu ciep#a pod wp#ywem ekspozycji na dzia#anie ognia EN 373 Odzie# chroni#ca przed gor#cem i p#omieniem Rodzaj testu: Badanie odporno#ci materia#ów na dzia#anie ciek#ego metalu EN 469 Odzie# ochronna - Wymagania dla odzie#y ochronnej dla stra#aków EN 533 Odzie# ochronna - Ochrona przed wysokimi temperaturami i ogniem Odporno## na dzia#anie ognia i wysokich temperatur to dwie zupe#nie ró#ne w#a#ciwo#ci (Warto jednak pami#ta#, #e nici mog# by# odporne na obydwa czynniki jednocze#nie. Wiele wspomnianych tutaj nici cechuje si# odporno#ci# na dzia#anie zarówno ognia, jak i wysokich temperatur). Wszystkie uniwersalne nici syntetyczne (np. poliamidowe, poliestrowe, z w#ókien Kevlar oraz w#ókien Nomex ) s# dobrymi izolatorami ciep#a. Oznacza to, #e ciep#o przep#ywa przez nie z mniejsz# skuteczno#ci#, ni# przez srebro lub mied#. Jednak#e, wraz ze wzrostem temperatury, niektóre polimery (takie jak poliamid i poliester) mog# si# roztopi# i straci# swoj# wytrzyma#o## szybciej ni# inne polimery (np. Nomex ). Wynika to z ich budowy chemicznej. Wiele nici cechuje si# odporno#ci# na wysokie temperatury, nie trac#c przy tym swoich w#a#ciwo#ci, np. nici z w#ókien aramidowych, kopoliimidowych (P84 ), w#ókien szklanych (klejonych i w teflonowym oplocie), kwarcowych i ceramicznych. Produkty te (nici z w#ókien ceramicznych i kwarcowych) zachowuj# swoj# funkcjonalno## w temperaturach przekraczaj#cych 2000 F (1000 C)( zob. Tab. 4). Nylon i poliester maj# w#a#ciwo#ci termoplastyczne i mi#kn# na d#ugo przed osi#gni#ciem temperatury topnienia. Oznacza to, #e szwy wykonane z nici poliestrowych i nylonowych b#d# traci#y swoj# wytrzyma#o## w okolicach temperatury 350 F (176 C), podczas gdy szwy wykonane z nici aramidowych utrzymaj# swoje w#a#ciwo#ci w temperaturach wynosz#cych ponad 500 F (260 C).

9 As shown in Table 4, the trade-off for better heat resistance is sewing performance.

10 Maksymalna temperatura robocza dla ró#nych w#ókien Kwarc 1093 / 2000 Ceramika 1371 / 2500 W#ókno szklane 1093 / / 2500 Szy# na niskich obrotach. Cienkie nici mog# ulega# zerwaniu Szy# na niskich obrotach. Cienkie nici mog# ulega# zerwaniu 538 / / 1000 #atwo ulega zerwaniu. Teflonowy oplot stosowany w trudnych procesach szwalniczych P84(TM) 260 / / 500 Dobra Meta-aramid, 371 / / 400 Dobra np. Nomex Para-aramid, 427 / / 400 Dobra np. Kevlar Nylon 177 / / 250 Znakomita Poliester 177 / / 250 Znakomita Centrum Technologiczne firmy Coats prowadzi eksperymenty z ni#mi poliamidowymi dla przemys#u samochodowego. Wysokie st##enie miedzi w tych niciach dzia#a jak rozpraszacz ciep#a, co pozwoli na zwi#kszenie ich odporno#ci na wysokie temperatury, na przyk#ad w momencie otwarcia poduszki powietrznej w samochodzie.

11 Kamizelki kuloodporne Obecnie producenci kamizelek kuloodpornych wykorzystuj# Kevlar do produkcji l#ejszych i wygodniejszych wyrobów. Istniej# inne, ta#sze materia#y dla producentów delikatnych kamizelek typu Body Armour, cz#sto jednak niska cena idzie w parze z wy#sz# wag# i/lub obj#to#ci# produktu oraz mniejszym komfortem u#ytkowania. Aby zrozumie# dzia#anie Kevlaru, prosz# sobie wyobrazi# kilka patyków. Pojedynczy patyk jest #atwy do z#amania, jednak je#li s# one ze sob# powi#zane - jest to o wiele trudniejsze. Kiedy w#ókna Kevlarowe zostan# wykorzystane do tkania wielowarstwowej tkaniny, pocisk napotyka na swojej drodze wiele nici jednocze#nie. Im g#stszy splot (ilo## nici na jednostk# powierzchni), tym wi#ksza odporno## na dzia#anie pocisku. Ma#y pocisk wystrzelony w kierunku tkaniny wykonanej z nici Kevlar napotyka na swojej drodze mniejsz# ilo## nici, ni# wi#kszy pocisk. Szybki, ma#y pocisk (o takiej samej energii ca#kowitej, co du#y, wolny pocisk) przebije si# przez kamizelk# o wiele skuteczniej. Nabój magnum kaliber.357 wystrzelony z rewolweru jest zatem #atwiejszy do powstrzymania ni# nabój magnum kaliber.22 wystrzelony ze strzelby. Twardsze pociski ulegaj# deformacji przy wystrzeleniu w mniejszym stopniu ni# mi#kkie naboje. Zdeformowany pocisk napotka na swojej drodze wi#cej nici Kevlar, dzi#ki czemu #atwiej b#dzie go zatrzyma#. Nici z w#ókien aramidowych Istniej# dwa g#ówne rodzaje nici aramidowych - nici z w#ókien para-aramidowych (np. Kevlar ) oraz meta-aramidowych (np. Nomex ). Chocia# obydwa produkty cechuj# si# wysok# wytrzyma#o#ci# na dzia#anie ognia i wysokich temperatur, maj# inne w#a#ciwo#ci szwalnicze. Poni#sza tabela przedstawia zalety i wady tych produktów.

12 Porównanie w#ókien aramidowych Meta-aramid Para-aramid Odporne na ogie# i wysokie temperatury, dobra szwalno## w#a#ciwo#ci fizyczne podobne do poliamidu dobra odporno## na promieniowanie UV Flame and heat retardant niska rozci#gliwo## bardzo wysoka wytrzyma#o## w#a#ciwa Ni#sza wytrzyma#o## w#a#ciwa od poliamidu du#o ni#sza od para-aramidu wysoki koszt Odporna na ogie# i wysokie temperatury S#aba odporno## na promieniowanie UV i tarcie niska wytrzyma#o## p#tli niska rozci#gliwo## wysoki koszt W#ókna aramidowe dost#pne s# w ró#nych wariantach: Nici z w#ókien ci#g#ych - im grubsza ni#, tym ni#szy koszt, np. nici z klejonych w#ókien aramidowych 138 (1500/1) s# znacznie ta#sze od nici 138 (400/4) Nici z w#ókien ci#tych Nici z w#ókien rwanych - hybrydowa forma sk#adaj#ca si# ze skr#canych sze#ciocalowych odcinków, które powsta#y poprzez rozci#ganie i zrywanie w#ókien ci#g#ych Kevlar. Nici z w#ókien szklanych W#ókna szklane (szczególnie w teflonowym oplocie) charakteryzuj# si# nie tylko odporno#ci# na wysokie temperatury, ale tak#e na dzia#anie substancji chemicznych. Znajduj# one dzi#ki temu zastosowanie w

13 dzia#aj#cych w wysokich temperaturach urz#dzeniach filtracyjnych. W#ókna szklane maj# tak#e wysok# odporno## na rozci#ganie. Niestety, krucho## i niska szwalno## jest cen# jak# trzeba zap#aci# za wysok# odporno## na ciep#o. Niektóre wyko#czenia nici, takie jak teflonowy oplot, mog# poprawi# ich szwalno##.

14 Tabela produktów Protos Steel Stal Ni# stalowa w specjalnym Kevlarowym oplocie Wysoka izolacja termiczna do 2000 F (1000 F) Helios Stal Ni# ze stali nierdzewnej w oplocie Kable bawe#nianym lub Kevlarowym - Ceramika Z Filtry, lubrykantem kable Glasmo Tee Glasmo PTFE Firefly Metaspun Firefly Metafil Firefly Paraspun Glass Fibre W#ókno szklane Bonded Ni# w teflonowym oplocie Filtration, blast furnaces, mattress, ducting Filtry, odzie# hutnicza, materace, kable Meta-aramidNi# z Odzie# w#ókien ochronna odcinkowych rwanych Meta-aramidNi# klejona Para Aramid e.g. Kevlar Staple spun or stretch broken Filtration, airbags, upholstery, protective gloves / footwear, electrical motors Filtry, poduszki powietrzne, tapicerka, obuwie i r#kawice ochronne, silniki elektryczne

15 Firefly PF HTF Epic FR Astra FR Para-aramid Ni# klejona P84 kopoliimidy Poliestrowe nici rdzeniowe Poliester ci#ty Ni# klejona Poduszki powietrzne Filtry Z Dzieci#ca lubrykantem bielizna nocna Z Dzieci#ca lubrykantem bielizna nocna