Вы видите этикетку «огнестойкий» на чем угодно, от детских пижам до гостиничных штор, и большинство людей воспринимают это как данность. Но на самом деле за кулисами происходит какая-то интересная химия. Эти ткани не становятся огнестойкими-на самом деле ничего такого не бывает-, но они созданы для того, чтобы огню было труднее удержаться и продолжать гореть.
Грубо говоря, огнестойкие ткани делятся на два лагеря. Существуют волокна, огнестойкость которых заложена прямо в молекулярную структуру самого материала-например, арамиды, такие как Nomex®. Затем есть обработанные ткани, огнестойкость которых добавляется позже с помощью химических покрытий или отделки. Оба подхода используют схожие стратегии для замедления или прекращения огня, но достигают этого разными путями.
Как работают огнестойкие ткани
По своей сути огнестойкие волокна создаются на молекулярном уровне. Они имеют химическую основу, часто содержащую ароматические кольца и атомы азота, которые естественным образом сопротивляются разрушению при высоких температурах. Под воздействием сильной жары они не плавятся и не капают, как обычная синтетика. Вместо этого они образуют на поверхности устойчивый защитный слой угля. Этот полукокс действует как физический барьер, защищая материал под ним от тепла и пламени.
Прелесть этого подхода в том, что защита постоянна. Эти ткани можно стирать сотни раз, и огнестойкость не вымывается, потому что она является частью самого волокна. Обратной стороной является стоимость.-Производство этих специализированных материалов дорогое.
Как работают обработанные ткани
К обработанным тканям применяется другой подход. Основной материал-часто хлопок, который общеизвестен как легковоспламеняющийся материал-покрыт химическими соединениями, вступающими в реакцию при воздействии тепла. Многие из наиболее эффективных современных методов лечения основаны на-фосфоре. Их задача — сработать до того, как загорится сама ткань.
При повышении температуры эти химикаты разлагаются раньше хлопка. Они способствуют тому, что химики называют низко-обезвоживанием, то есть ткань обугливается и образует углеродный барьер при более низкой температуре, чем обычно. Это уменьшает количество горючих газов, которые ткань выделяет при горении. Некоторые виды обработки даже выделяют негорючие газы-, такие как аммиак или водяной пар, которые разбавляют горючие газы вокруг пламени, что затрудняет поддержание огня.
Вспучивающиеся покрытия: дополнительный уровень защиты
Одна особенно умная стратегия называется вспучиванием. Вспучивающееся покрытие предназначено для набухания и вздутия при воздействии высокой температуры или прямого пламени. Это создает толстый изолирующий пористый слой угля, который действует как тепловой экран. Идея состоит в том, чтобы закрыть щели в ткани, чтобы тепло и пламя не могли проникнуть на другую сторону. Вспучивающиеся покрытия особенно полезны в барьерных применениях, где остановка теплопередачи так же важна, как и остановка самого пламени.
Наука остановить огонь
Действующие механизмы часто представляют собой комбинацию действий, работающих вместе в том, что химики называют конденсированной фазой и газовой фазой. На кратком этапе цель состоит в том, чтобы создать защитный барьер от обугливания. Целью газовой фазы является вмешательство в химические реакции, происходящие в самом пламени.
В конечном счете, цель не в том, чтобы создать материал, который никогда не горит. Это чтобы выиграть время. Огнестойкая ткань предназначена для самозатухания-после удаления источника пламени. Этого критического окна-секунд, необходимых для того, чтобы пламя погасло-может быть достаточно, чтобы кто-то смог уйти от пожара или чтобы небольшая авария не превратилась в трагедию. Понимание этого различия является ключом к пониманию того, что могут и не могут делать эти ткани.