Разработка метода оценки и исследование поведения тканей бытового назначения при контакте с открытым пламенем

Безопасность является одним из главных требований предъявляемых сегодня к любой продукции, в том числе и к текстильным изделиям. С учетом очень широкой области использования текстильных изделий безопасность может выражаться через весьма разнообразные характеристики и показатели. Причем это относится не только к изделиям технического и специального, но и бытового назначения.

Одной из наиболее важных составляющих безопасности текстильных изделий является их пожарная безопасность, так как текстиль — это один из потенциальных источников возгораний и пожаров. Свойства, проявляемые при горении и тлении текстильных изделий препятствуют эвакуации людей и ликвидации возгорания на начальной стадии пожара. Жесткие требования должны предъявляться к пожароопасности изделий, используемых в местах общественного назначения таких как: конференц-залы, театры и кинотеатры, детские сады, отели, общественный транспорт и особенно больницы и дома престарелых, где по причине болезни или прохождения медицинских процедур большое количество пациентов обездвижены и неспособны к самостоятельному спасению.

Исследования в этом направлении связаны не только с разработкой способов получения материалов с пониженной горючестью, но и с разработкой и усовершенствованием методик их испытаний и оценки.

Проведены системный анализ и количественная оценка значимости характеристик горючести с учетом специфики эксплуатации тканей бытового назначения. Наиболее значимыми показателями горючести тканей бытового назначения являются: температура воспламенения, токсичность продуктов горения, кислородный индекс, скорость распространения пламени, продолжительность воздействия источника зажигания до воспламенения, продолжительность остаточного горения и продолжительность остаточного тления. Эти показатели проявляются при контакте ткани с открытым пламенем.

Предложена классификация на группы пожароопасности от, А до Е в зависимости от значений характеристик горючести, а так же вид маркировки тканей бытового назначения.

Разработан новый стенд для определения характеристик горючести. Особенностью стенда является возможность определения динамики изменения температур в различных зонах при контакте ткани с открытым пламенем.

Разработан проект методики оценки тканей бытового назначения на основании динамики процесса горения.

Проведен анализ результатов испытаний и сравнительной оценки тканей бытового назначения различного волокнистого состава.

Актуальность темы

Развитие науки и техники открывает перед человечеством новые возможности. Стремление к постоянному совершенствованию окружающего мира ставит перед людьми новые задачи. Одной из таких задач является систематическое повышение качества и безопасности текстильных материалов (ТМ), которые находят применение практически во всех сферах жизни человека. Особенно остро сегодня стоят вопросы, касающиеся пожарной безопасности ТМ, т.к. их горючесть способствует распространению пожаров и гибели людей.

Наибольшую угрозу для человека представляют пожары на транспортных средствах, в зданиях и сооружениях. На жилой сектор приходится до 80% от общего числа пожаров.

Главные причины гибели людей при пожарах — действие продуктов горения и высокая температура. Гибель людей под воздействием опасных факторов пожара происходит в большинстве случаев на его ранней стадии.

Наличие в помещениях легковоспламеняющихся предметов, таких как ТМ, с одной стороны, увеличивает потенциальную возможность возникновения пожаров, а с другой стороны, делает далее самый незначительный пожар опасным для жизни и здоровья людей из-за выделения ядовитых газов при горении.

В быту используется множество ТМ, но часто их пожарная опасность недооценивается.

Цель работы заключается в повышении пожарной безопасности тканей бытового назначения за счет усовершенствования методики испытаний и оценки их характеристик горючести.

Задачи работы.

— проведение системного анализа характеристик горючести и количественной оценки их значимости;

— создание лабораторного стенда, позволяющего проводить испытания по оценке горючести тканей бытового назначения;

— исследование поведения тканей при контакте с открытым пламенем и динамики процесса горения;

— разработка усовершенствованной методики оценки поведения тканей бытового назначения при контакте с открытым пламенем;

— проведение испытаний тканей бытового назначения и их сравнительная оценка.

Методы исследования. При исследовании характеристик горючести тканей бытового назначения применялись теоретические и экспериментальные методы. При теоретическом исследовании пожароопасности тканей бытового назначения был использован экспертный метод. Достоверность получаемых опытных данных проверялась методами теории вероятностей и математической статистики. Все экспериментальные исследования проводились в лабораториях кафедры Текстильного колорирования и дизайна и кафедры Материаловедения ГОУВПО «РосЗИТЛП».

Научная новизна работы состоит в том, что:

— впервые определены коэффициенты значимости характеристик горючести тканей бытового назначения;

— разработан новый стенд для исследования характеристик горючести текстильных изделий;

— исследована динамика процесса горения тканей бытового назначения;

— разработан метод оценки и предложена новая классификация пожароопасности тканей бытового назначения, а также способ их маркировки.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

— полученные результаты могут быть использованы при дальнейшем изучении и оценке пожароопасности тканей бытового назначения;

— разработанный метод оценки пожароопасности, классификация и способ маркировки рекомендуются к использованию при разработке технического регламента в области пожарной безопасности и различных нормативных документах.

На защиту выносятся следующие полученные результаты:

— результаты определения коэффициентов значимости характеристик горючести тканей бытового назначения;

— конструкция экспериментального стенда для проведения испытаний;

— результаты теоретических и экспериментальных исследований поведения тканей бытового назначения при контакте с открытым пламенем;

— метод оценки пожароопасности тканей бытового назначения, классификацию и способ маркировки.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации доложены и получили позитивную оценку на:

— международной научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности» (г. Москва 2008 г.).

— заседании кафедры Материаловедения ГОУВПО «РосЗИТЛП».

— заседании кафедры Материаловедения ГОУВПО «Московский государственный университет дизайна и технологии».

Публикации. По теме исследований опубликовано 6 печатных работ, список которых приведен в автореферате.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, списка использованной литературы из 64 наименований и приложения. Основная часть диссертации изложена на 132 страницах машинописного текста, в число которых входит 36 рисунков, 25 таблиц, 1 приложение.

Общие выводы и рекомендации по работе.

1. Одной из наиболее важных составляющих безопасности текстильных изделий является их пожарная безопасность. Свойства, проявляемые при горении и тлении текстильных изделий препятствуют эвакуации людей и ликвидации возгорания на начальной стадии пожара.

2. Проведен системный анализ и количественная оценка значимости более 20 характеристик горючести с учетом специфики эксплуатации тканей бытового назначения.

3. Наиболее значимыми характеристиками горючести являются: температура воспламенения (г, = 0,17), токсичность продуктов горения (г, = 0,16), кислородный индекс = 0,16), скорость распространения пламени (г = 0,14), продолжительность воздействия источника зажигания до воспламенения = 0,13), продолжительность остаточного горения — 0,13) и продолжительность остаточного тления (г! = 0,11), где — коэффициент значимости характеристики.

4. В методах определения характеристик горючести выявлен ряд недостатков, среди которых: отсутствие учета значимости применяемых характеристик горючести, необъективность методик, основанных на визуальном контроле, низкая точность, отсутствие подробной классификации материалов при оценке горючести, отсутствие указаний к маркировке изделий.

5. Разработана конструкция экспериментального стенда для определения характеристик горючести ТМ бытового назначения. Обоснован выбор его аппаратного обеспечения. Стенд позволяет проводить испытания тканей на стойкость к воздействию пламени газовой горелки. Оснащение стенда термопарами позволило получать динамические характеристики горения.

6. Разработан проект методики проведения испытаний и оценки тканей бытового назначения при контакте с открытым пламенем. Обоснованы требования к предварительной подготовке образцов, их размерам, климатическим условиям для кондиционирования и испытаний, технике безопасности, подготовке измерительного оборудования и параметрам испытаний.

7. Предложена классификация и маркировка тканей бытового назначения по степени пожароопасности по 5 группам, имеющим буквенное обозначение от наиболее пожароопасной — А до наименее пожароопасной — Е.

8. Проведен анализ результатов испытаний 6 различных образцов тканей бытового назначения. Проанализированы полученные динамические характеристики и их связь с характером горения образцов тканей. Проведена сравнительная оценка образцов.