Образование ионной связи
advertisement
Огнезащитная отделка текстильных материалов Для чего необходима огнезащита? Функция защиты человека и окружающей среды Уменьшение существующего потенциала опасности Невыполнение существующих норм ввиду использования нового сырья Области применения Охрана труда Пожарные и полиция Декоративные изделия Объекты общественного назначения Общественный транспорт Технический текстиль Источники возгорания Тление, напр., сигареты или искрение Открытый огонь Возгорание кабеля Перегрев электроприборов Преимущества материалов с огнезащитной отделкой Значительно большее время для покидания места возгорания Преимущества материалов с огнезащитной отделкой Значительно большее время для покидания места возгорания Резкое снижение выделяющейся тепловой энергии 50 % - снижение общей массы горючих материалов 33 % - уменьшение выделения токсичных газов Преимущества материалов с огнезащитной отделкой Значительно большее время для покидания места возгорания Резкое снижение выделяющейся тепловой энергии 50 % - снижение общей массы горючих материалов 33 % - уменьшение выделения токсичных газов Другие преимущества: Снижение вероятности возгорания Минимизация опасности распространения огня Лучшие возможности для покидания места возгорания Значительно большее время для покидания места возгорания Обивка кресла без огнезащитной отделки Выделение тепла Время покидания 2000 RHR kW 1500 1000 500 0 0 5 10 15 20 25 30 2 минуты Время (мин) Обивка кресла с огнезащитной отделкой Выделение тепла Время покидания 2000 RHR kW 1500 1000 500 0 0 5 10 15 20 Время (мин.) 25 30 22 минуты Классификация волокон по степени горючести Легко воспламеняемые волокна Хлопок, льняное волокно, целлюлозное регенерированное волокно, полиакрилнитрил Классификация волокон по степени горючести Легко воспламеняемые волокна Хлопок, льняное волокно, целлюлозное регенерированное волокно, полиакрилнитрил Трудно воспламеняемые волокна Шерсть, шелк, полиэфир, полиамид Классификация волокон по степени горючести Легко воспламеняемые волокна Хлопок, льняное волокно, целлюлозное регенерированное волокно, полиакрилнитрил Трудно воспламеняемые волокна Шерсть, шелк, полиэфир, полиамид Негорючие субстраты Стекло, камень, аcбест Термические показатели волокон Волокно Полиакрил Хлопок Полиамид Полиэфир Шерсть Кислородный индекс Точка плавления (°C) Воспламенение от внешнего источника (°C) Самовоспламенение (°C) 18 19 20 22 25 215 - 260 213 250 - 225 350 390 390 325 515 400 510 510 590 Кислородный индекс Установленный показатель минимального потребления кислорода, необходимого для горения того или иного волокна Кислородный индекс Установленный показатель минимального потребления кислорода, необходимого для горения того или иного волокна Низкий кислородный индекс Волокно требует мало кислорода Волокно легко горит Кислородный индекс Установленный показатель минимального потребления кислорода, необходимого для горения того или иного волокна Низкий кислородный индекс Волокно требует мало кислорода Волокно легко горит Высокий кислородный индекс Волокно требует много кислорода Волокно горит с трудом Кислородный индекс Установленный показатель минимального потребления кислорода, необходимого для горения того или иного волокна Низкий кислородный индекс Волокно требует мало кислорода Волокно легко горит Высокий кислородный индекс Волокно требует много кислорода Волокно горит с трудом Кислородный индекс 30 10 низкая высокая Горючесть Принцип действия антипиренов Действие антипирена и его вступление в реакцию зависят от многих факторов Субстрата и общей массы горючих материалов Источника возгорания Температуры пламени Состава газовой смеси Имеющегося количества кислорода Принцип действия антипиренов Антипирен действует химически и/или физически в твердой, жидкой или газообразной фазе Принцип действия антипиренов Антипирен действует химически и/или физически в твердой, жидкой или газообразной фазе Антипирен начинает свою работу в определенной фазе горения, т.е. нагрева, воспламенения, распада или распространения пламени Механизмы реакций 1.Эндотермическая реакция Одновременная деструкция антипирена и волокна Расщепление антипирена – отъем энергии Механизмы реакций 1.Эндотермическая реакция 2.Образование негорючих газов При пиролизе волокна возникают негорючие газы. Это приводит к снижению локального кол-ва кислорода на поверхности волокна Механизмы реакций 1.Эндотермическая реакция 2.Образование негорючих газов 3.Образование расплава Антипирен переходит в жидкую фазу расплава Доступ кислорода и образование горючих газов, тем самым, осложнены Механизмы реакций 1.Эндотермическая реакция 2.Образование негорючих газов 3.Образование расплава 4.Образование радикалов Антипирен образует газ, поглощающий реакционноспособные газы процесса горения Это приводит к уменьшению кол-ва энергии, необходимой для процесса горения Механизмы реакций 1.Эндотермическая реакция 2.Образование негорючих газов 3.Образование расплава 4.Образование радикалов 5.Дегидратация Оказывающий дегидрирующее воздействие антипирен направляет процесс пиролиза в сторону образования большего кол-ва негорючих продуктов разложения Пример: фосфорная кислота на целлюлозе Механизмы реакций 1.Эндотермическая реакция 2.Образование негорючих газов 3.Образование расплава 4.Образование радикалов 5.Дегидратация Для достижения оптимальных эффектов огнезащиты необходимо взаимодействие, по возможности, большего кол-ва этих механизмов Действие фосфор-, азотсодержащих соединений на хлопок и целлюлозу Фосфор-, азотсодержащий продукт замедляет пиролиз При воспламенении под воздействием температуры на поверхности волокна образуется прочный, трудно воспламеняемый защитный слой Параллельно происходит образование негорючих газов Общая концентрация горючих газов и необходимого для горения кислорода снижается, приводя к угасанию пламени Устойчивая к стиркам огнезащитная обработка Принципиально имеются 4 возможности придать субстрату устойчивые к стиркам эффекты замедления горения Устойчивая к стиркам огнезащитная обработка Принципиально имеются 4 возможности придать субстрату устойчивые к стиркам эффекты замедления горения Реактивная сшивка Образование стабильной химической связи между субстратом и антипиреном Устойчивая к стиркам огнезащитная обработка Принципиально имеются 4 возможности придать субстрату устойчивые к стиркам эффекты замедления горения Реактивная сшивка Образование стабильной химической связи между субстратом и антипиреном Самосшивание Полимеризация/Поликонденсация антипирена на субстрате Устойчивая к стиркам огнезащитная обработка Принципиально имеются 4 возможности придать субстрату устойчивые к стиркам эффекты замедления горения Реактивная сшивка Образование стабильной химической связи между субстратом и антипиреном Самосшивание Полимеризация/Поликонденсация антипирена на субстрате Термозолирование Внедрение антипирена внутрь субстрата Устойчивая к стиркам огнезащитная обработка Принципиально имеются 4 возможности придать субстрату устойчивые к стиркам эффекты замедления горения Реактивная сшивка Образование стабильной химической связи между субстратом и антипиреном Самосшивание Полимеризация/Поликонденсация антипирена на субстрате Термозолирование Внедрение антипирена внутрь субстрата Образование ионной связи Накопление продукта в ходе ионного обмена Реактивная сшивка с использованием Афламмита KWB на хлопке Афламмит KWB = реактивное органическое фосфор-, азотсодержащее соединение Реактивная сшивка с использованием Афламмита KWB на хлопке Афламмит KWB = реактивное органическое фосфор-, азотсодержащее соединение Пропитка осуществляется плюсовочным способом в водной среде, в качестве катализатора используется фосфорная кислота Реактивная сшивка с использованием Афламмита KWB на хлопке Афламмит KWB = реактивное органическое фосфор-, азотсодержащее соединение Пропитка осуществляется плюсовочным способом в водной среде, в качестве катализатора используется фосфорная кислота В процессе термофиксации при 150 - 170 °C реакционноспособная метилольная группа Афламмита KWB реагирует с гидроксильной группой целлюлозы Реактивная сшивка с использованием Афламмита KWB на хлопке Афламмит KWB = реактивное органическое фосфор-, азотсодержащее соединение Пропитка осуществляется плюсовочным способом в водной среде, в качестве катализатора используется фосфорная кислота В процессе термофиксации при 150 - 170 °C реакционноспособная метилольная группа Афламмита KWB реагирует с гидроксильной группой целлюлозы Благодаря реактивной сшивке происходит образование прочной химической связи Реактивная сшивка с использованием Афламмита KWB на хлопке H OH H H OH H O HO H H OH H H H H O O O HO H OH H HO O H H OH OH H Афламмит KWB (диалкилфосфонопропиониламид - N - метилол) O RO H N P CH 2OH RO O Протекание реакции: H N FR CH 2OH O H N FR + Cell-OH CH 2O-Cell O Технология отделки Афламмитом KWB Пропитка Сушка / Термофиксация Сушильно-ширильная машина Плюсовка Р-р с Афламмитом 1. Проход: Сушка при 120 °C до прибл.. 8-12 % остаточ.влажности 2. Проход: Термофиксация при 160°C, 3-5 мин. в зависимости от KWB субстрата Сушка Нейтрализация Валик Джиггер / Промывная линия Сушильно-ширильная машина Валик Самосшивание. Афламмит SAР на хлопке Афламмит SAP = фосфор-, азотсодержащее соединение Самосшивание. Афламмит SAР на хлопке Афламмит SAP = фосфор-, азотсодержащее соединение Нанесение в водной среде плюсовочным способом без катализатора Самосшивание. Афламмит SAP на хлопке Афламмит SAP = фосфор-, азотсодержащее соединение Нанесение в водной среде плюсовочным способом без катализатора В ходе обработки аммиаком происходит самосшивание Афламмита SAР на субстрате Самосшивание. Афламмит SAР на хлопке Афламмит SAP = фосфор-, азотсодержащее соединение Нанесение в водной среде плюсовочным способом без катализатора В ходе обработки аммиаком происходит самосшивание Афламмита SAР на субстрате Благодаря этому образуется нерастворимый в воде поликонденсат Самосшивание. Афламмит SAР на хлопке Афламмит SAР (ТГФХ = Тетраксис(гидроксиметил)фосфоний хлорид) Плюсование НО – целлюлозы Обработка аммиаком Афламмит SAР – поликонденсат на целлюлозе Технология отделки Афламмитом SAР Обработка аммиаком Пропитка Плюсование Окисление Сушка Сушка субстрата при 100 °C 120 °C до прибл. 10 % остаточной влажности Аэрирование Проход по воздуху Фиксация продукта в среде аммиака Промывка / нейтрализация Интенсивная промывка субстрата Окисление H2O2 Сушка Сушка на барабанах или в сушильно-ширильной машине Термозолирование. Афламмит PE на полиэфире Афламмит PE = циклический эфир фосфорной кислоты Термозолирование. Афламмит PE на полиэфире Афламмит PE = циклический эфир фосфорной кислоты На полиэфире технология предусматривает работу в водной среде и использование высоких температур Термозолирование. Афламмит PE на полиэфире Афламмит PE = циклический эфир фосфорной кислоты На полиэфире технология предусматривает работу в водной среде и использование высоких температур Волокно «раскрывается» при 190 - 210 °C Термозолирование. Афламмит PE на полиэфире Афламмит PE = циклический эфир фосфорной кислоты На полиэфире технология предусматривает работу в водной среде и использование высоких температур Волокно «раскрывается» при 190 - 210 °C Антиперен проникает вглубь волокна Термозолирование. Афламмит PE на полиэфире Афламмит PE = циклический эфир фосфорной кислоты На полиэфире технология предусматривает работу в водной среде и использование высоких температур Волокно «раскрывается» при 190 - 210 °C Антиперен проникает вглубь волокна Благодаря процессу термозолирования возникает устойчивый к стиркам эффект огнезащиты Термозолирование. Афламмит PE на полиэфире O (H3CO) X H3C Афламмит PE или PE конц. => циклический эфир фосфорной кислоты CH 2CH 3 P O O O H2C O P для X = 0 или 1 CH 3 2-X für X = 0 oder 1 + ПЭ- волокно Температура 190°C - 210°C Внедрение циклического эфира фосфорной кислоты в полиэфирное волокно Технология отделки Афламмитом РЕ Пропитка Валик Плюсовка Сушка / Термозолирование Сушильно-ширильная машина Раствор с Афламмитом 1. Проход: сушка при температуре ок. 120 °C PE конц. 2. Проход: термозолирование при 190-210°C/30-40 сек. Промывка Джиггер / Промывная линия Сушка Сушильно-ширильная машина Валик Образование ионной связи. Афламмит TI/ZR на шерсти K2 TI F6 / K2 ZR F6 (гексафтортитанат калия/гексафторцирконат калия) Образование ионной связи. Афламмит TI/ZR на шерсти K2 TI F6 / K2 ZR F6 (гексафтортитанат калия/гексафторцирконат калия) Использование предусматривает применение кислот в ваннах с большим модулем – периодические способы Образование ионной связи. Афламмит TI/ZR на шерсти K2 TI F6 / K2 ZR F6 (гексафтортитанат калия/гексафторцирконат калия) Использование предусматривает применение кислот в ваннах с большим модулем – периодические способы В ходе процесса происходит ионный обмен между волокном и антипиреном Образование ионной связи. Афламмит TI/ZR на шерсти K2 TI F6 / K2 ZR F6 (гексафтортитанат калия/гексафторцирконат калия) Использование предусматривает применение кислот в ваннах с большим модулем – периодические способы В ходе процесса происходит ионный обмен между волокном и антипиреном Результатом является образование ионной связи Образование ионной связи. Афламмит TI/ZR на шерсти K2 TI F6 / K2 ZR F6 + Шерсть + Кислота 45 мин./70 °C Модуль:1:10 - 1:20 (+) K2 TI F6 / K2 ZR F6 <=> Шерсть (-) Неперманентная огнезащитная отделка Выбор продуктов в зависимости от состава материалов и температурного воздействия Неперманентная огнезащитная отделка Выбор продуктов в зависимости от состава материалов и температурного воздействия Пропитка в плюсовке, окунанием/центрифугальным способом с последующей сушкой Неперманентная огнезащитная отделка Выбор продуктов в зависимости от состава материалов и температурного воздействия Пропитка в плюсовке, окунанием/центрифугальным способом с последующей сушкой Отсутствие связи антипирена с волокном Неперманентная огнезащитная отделка Выбор продуктов в зависимости от состава материалов и температурного воздействия Пропитка в плюсовке, окунанием/центрифугальным способом с последующей сушкой Отсутствие связи антипирена с волокном Концентрация продукта на волокне и в межволоконном пространстве Пулуперманентная огнезащитная отделка Выбор продуктов в зависимости от состава материалов и температурного воздействия Пулуперманентная огнезащитная отделка Выбор продуктов в зависимости от состава материалов и температурного воздействия Пропитка в плюсовке, окунанием/центрифугальным способом с последующей сушкой Пулуперманентная огнезащитная отделка Выбор продуктов в зависимости от состава материалов и температурного воздействия Пропитка в плюсовке, окунанием/центрифугальным способом с последующей сушкой Дополнительная термофиксация после сушки Пулуперманентная огнезащитная отделка Выбор продуктов в зависимости от состава материалов и температурного воздействия Пропитка в плюсовке, окунанием/центрифугальным способом с последующей сушкой Дополнительная термофиксация после сушки Концентрация продукта на волокне и в межволоконном пространстве Пулуперманентная огнезащитная отделка Выбор продуктов в зависимости от состава материалов и температурного воздействия Пропитка в плюсовке, окунанием/центрифугальным способом с последующей сушкой Дополнительная термофиксация после сушки Концентрация продукта на волокне и в межволоконном пространстве Эффекты обладают устойчивостью к увлажнению, но не устойчивы к стиркам Выбор антипирена Тип антипирена и его рабочие концентрации зависят от: обрабатываемого субстрата и его состава области использования стандарта на метод испытаний Выбор антипирена Тип антипирена и его рабочие концентрации зависят от: обрабатываемого субстрата и его состава области использования стандарта на метод испытаний Концентрация продукта и рецептура разрабатываются в зависимости от стандарта на метод испытаний. Поэтому необходимо руководствоваться зафиксированными в стандарте критериями. «Испытание зажигалкой» не всегда правильно свидетельствует о наличии признаков выполнения требований необходимого стандарта. Стандарт на метод испытаний и разработка рецептуры Определенные в стандарте на метод испытаний критерии являются основополагающими для разработки рецептуры. Важными параметрами являются: Температура пламени Состав газовой смеси Высота пламени либо его длина Приток кислорода Время воздействия пламени Расположение испытуемого образца Стандарт на метод испытаний и разработка рецептуры Определенные в стандарте на метод испытаний критерии являются основополагающими для разработки рецептуры. Важными параметрами являются: Температура пламени Состав газовой смеси Высота пламени либо его длина Приток кислорода Время воздействия пламени Расположение испытуемого образца Требования стандартов на методы испытаний огнезащитных свойств могут существенно отличаться в зависимости от областей применения. Поэтому ниже приводится описание трех важнейших методик. Испытание образца в вертикальном положении Расположение испытуемого образца в вертикальном положении Пример: FAR 25853/b – внутренняя отделка самолетов Данный стандарт США является в настоящее время всеобщим стандартом для текстильных материалов, используемых на воздушном транспорте Испытание образца в вертикальном положении Расположение испытуемого образца в вертикальном положении Пример: FAR 25853/b – внутренняя отделка самолетов Данный стандарт США является в настоящее время всеобщим стандартом для текстильных материалов, используемых на воздушном транспорте Критерии Горелка Бунзена Высота пламени: 40 мм Время воздействия пламени: 12 Sek. Оценка Время горения после окончания воздействия пламени: макс. 15 сек. Продолжительность каплепадения: мaкс. 15.сек. Зона обугливания: макс. 200 мм Испытание образца в вертикальном положении Испытание образца в вертикальном положении Испытание образца в вертикальном положении Испытание образца в вертикальном положении Испытание образца в вертикальном положении Испытание образца в горизонтальном положении Расположение испытуемого образца в горизонтальном положении Пример: MVSS 302 – автомобильная промышленность Данный стандарт США является в настоящее время всеобщим стандартом для текстильных материалов, используемых в автомобильной промышленности Определение нормы горения в мм/мин (скорость распространения пламени) Испытание образца в горизонтальном положении Расположение испытуемого образца в горизонтальном положении Пример: MVSS 302 – автомобильная промышленность Данный стандарт США является в настоящее время всеобщим стандартом для текстильных материалов, используемых в автомобильной промышленности Определение нормы горения в мм/мин (скорость распространения пламени) Критерии Пламя с заданной теплотворной способностью Шкаф с заданным поступлением кислорода Время воздействия пламени: 15 сек. Испытание образца в горизонтальном положении Оценка Определение нормы горения = частное от деления длины сгоревшего отрезка на продолжительность горения Норма горения: макс. 100мм/мин. Формула для подсчета: Норма горения (B) = длина сгоревшего отрезка (мм) время (мин.) Испытание образца в горизонтальном положении Испытание образца в горизонтальном положении Испытание образца в горизонтальном положении Испытание образца в горизонтальном положении Специальные стандарты Огнезащита мебельных тканей Расположение испытуемого образца на металлическом стуле с заданным объемом поропласта (поролона и т.п.) Пример: британский стандарт (BS) 5852/1 Стандарт полностью либо с незначительными изменениями принят во многих странах Специальные стандарты Огнезащита мебельных тканей Расположение испытуемого образца на металлическом стуле с заданным объемом поропласта Пример: британский стандарт (BS) 5852/1 Стандарт полностью либо с незначительными изменениями принят во многих странах Критерии Газовая горелка с бутаном и тест на прожигание сигаретой Специальные стандарты (BS 5852/1) Испытание с использованием бутановой газовой горелки Высота пламени: Время обработки пламенем: Расположение пламени: Оценка: 35 мм 20 сек. между сидением и спинкой Время горения после окончания воздействия пламени макс. 120 сек. самозатухание Специальные стандарты (BS 5852/1) Испытание с использованием бутановой газовой горелки Высота пламени: Время обработки пламенем: Расположение пламени: Оценка: 35 мм 20 сек. между сидением и спинкой Время горения после окончания воздействия пламени макс. 120 сек. самозатухание Испытание на прожигание сигаретой Сигарета без фильтра Положение: Оценка: между сидением и спинкой отсутствие воспламенения обивки и поропласта во время тления сигареты Специальные стандарты (BS 5852/1) Специальные стандарты (BS 5852/1) Специальные стандарты (BS 5852/1) Специальные стандарты (BS 5852/1) Специальные стандарты (BS 5852/1) Специальные стандарты (BS 5852/1) Специальные стандарты (BS 5852/1) Специальные стандарты (BS 5852/1) Важная информация для подбора антипирена Наличие технологических возможностей (длина сушильно-ширильного и термофиксационного оборудования) Состав материала, конструкция ткани Стандарты и/или область применения изделия Проведение после обработки антипиреном других отделочных операций Наличие технологических требований к изделию, таких как прочность на разрыв, восстановление после сминания, прочность к истиранию и т.д. Величина воздействующих на субстрат температур Необходимость введения в ванну других продуктов Наличие требований к перманентности эффектов
