BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI FAKULTA TEXTILNÍ

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

Liberec 2013 KRISTÝNA KUDĚLKOVÁ

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI FAKULTA TEXTILNÍ

Studijní program: B3107 Textil

Studijní obor: 3107R004-91/ Technologie a řízení oděvní výroby

Optimalizace funkčních a fyziologických vlastností materiálů pro výrobu nehořlavého

spodního prádla.

Kristýna Kudělková

Vedoucí bakalářské práce:Ing. Bc. Viera Glombíková, Ph.D.

Rozsah práce:

Počet stran textu 84

Počet obrázků 21

Počet tabulek 28

Počet stran příloh 4

PRO HL ÁŠE NÍ

Byla jsem seznámena s tím, že na mou bakalářskou práci se plně vztahuje zákon č. 121/2000 Sb., o právu autorském, zejména § 60 – školní dílo.

Beru na vědomí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mé bakalářské práce pro vnitřní potřebu TUL.

Užiji-li bakalářskou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si vědoma povinnosti informovat o této skutečnosti TUL; v tomto případě má TUL právo ode mne požadovat úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše.

V Liberci dne 26.5.2013

..……..………..

Podpis

POD ĚK O VÁN Í

Především bych ráda poděkovala své vedoucí bakalářské práce paní Ing. Viere Glombíkové Bc., Ph.D., za poskytnuté konzultace a rady při zpracovávání práce. Dále bych poděkovala firmám CleverTex, RUTEX s.r.o. a DEVA F-M s.r.o. za spolupráci a poskytnutí materiálů.

V neposlední řadě bych chtěla podělkovat mojí rodině a přátelům za podporu při studiu.

ANOTACE

Bakalářská práce je zaměřena na Optimalizaci funkčních a fyziologických vlastností materiálů pro výrobu nehořlavého spodního prádla. Práce je rozdělena na dvě části a to teoretickou, experimentální.

Teoretická část se zabývá charakteristikou použitých materiálů pro výrobu nehořlavého termo prádla. V této části je popsáno jaké typy pletenin, nehořlavé vlákna nebo nehořlavé úpravy a fyziologické vlastnosti jsou nejvhodnější pro výrobu nehořlavého prádla.

V praktické části je charakteristika materiálů, které byly použity na měření. Zde se zabýváme prostupem sálavého tepla, působení plamene na materiál, fyziologickými vlastnostmi a vlastnostmi odvádějící vlhkost od těla. Výsledky zkoušek jsou zpracovány a porovnány mezi sebou.

KLÍČOVÁ SLOVA:

Termo prádlo, nehořlavá vlákna, nehořlavé úpravy, sálavost, fyziologické vlastnosti, paropropustnost.

Bachelor thesis is focused on Optimizing the functional and physiological properties of the materials for the production of nonflammable underwear. This work is divided into two parts: theoretical and experimental.

The theoretical part deals with attributes of the materials used for the production of nonflammable thermal underwear. In this part there is described what types of knitted fabrics, nonflammable fibres or unflammable modification and physiological attributes are the most suitable for production of non flammable underwear.

In practical part there is a characteristic of materials, that have been used for measure. In this part we are dealing with transmission of radiant heat, flame impact on material, psysiological properties and properties, which are taking away moisture from the body. The test results are processed and compared with each other.

KEY WORDS:

Thermal underwear, retardant fibers, fireproof, radiant heat, physiological properties, permeability.

OBSAH

1 ÚVOD...1

2 Termo-prádlo ...2

2.1 Rozdělení termoprádla ...2

2.2 Oděvní komfort ...3

2.2.1 Fyziologický (termo-fyziologický) komfort ...4

2.2.2 Senzorický komfort ...5

2.2.3 Psychologický komfort...5

2.2.4 Patofyziologický komfort ...6

2.3 Fyziologické vlastnosti ...6

2.3.1 Prodyšnost ...6

2.3.2 Nasákavost ...7

2.3.3 Vysychavost ...7

2.3.4 Propustnost vodních par ...7

2.3.5 Tepelně izolační vlastnosti ...7

2.4 Používané pleteniny k výrobě termoprádla ...8

2.4.1 Rozdělení pletenin ...8

2.4.2 Pleteniny pro termoprádlo ...9

2.5 Omezení hořlavosti ... 11

2.5.1 Ohnivzdorná vlákna z organických polymerů ... 12

2.5.2 Ohnivzdorná vlákna z anorganických polymerů ... 18

2.6 Finální nehořlavé úpravy ... 20

2.6.1 Typy nehořlavých úprav ... 21

2.6.2 Chemické a fyzikální vlivy působící na hořlavost ... 24

2.6.3 Limitní kyslíkové číslo ... 25

2.7 Rizika při požáru ... 26

2.7.1 Charakteristika fází hoření... 27

2.7.2 Retardace hoření ... 28

2.8 Kategorie OPP – ochranné pracovní prostředky ... 28

2.8.1 Kategorie II. Osobní ochranné pracovní prostředky střední konstrukce u kterých se předpokládá vyšší ochrana. ... 29

3 Experimentální část ... 30

3.1 Charakteristika použitých materiálu ... 30

3.2 Popis provedených zkoušek ... 31

3.2.1 Ochranné oděvy – ochrana proti teplu a ohni – zkušební metoda:

Hodnocení materiálu a kombinací materiálu vystavených sálavému teplu

(ČSN EN ISO 6942) ... 32

3.2.2 Textilie – Hořlavost - Zjišťování snadnosti zapálení svisle umístěných zkušebních vzorků (ČSN EN ISO 6940) ... 36

3.2.3 Textilie – Zjišťování fyziologických vlastností – měření tepelné a odolností a odolnosti vůči vodním parám za stálých podmínek (zkouška pocení vyhřívanou destičkou) (ČSN EN 31092) ... 45

3.2.4 Měření na přístroji MMT ( Moisture Management Tester)... 51

3.3 Diskuse výsledků ... 56

Seznam použité literatury a dalších zdrojů ... 61

Seznam obrázků... 63

Seznam tabulek ... 66

1

1 ÚVOD

Celý náš život se skládá s pracovních a volnočasových aktivit v obou případech bychom se chtěli cítit pohodlně a komfortně. Proto při každé své činnosti volíme správný druh oděvu. Termoprádlo známe jako součást oděvu sportovních, volnočasových aktivit a dnes také jako součást pracovních oděvů. Při zmínce o termoprádle si představíme sportovce, pro které je termoprádlo typické a velmi nezbytné, ale v dnešní době se výhody a vlastnosti termoprádla začaly využívat i jinde než ve sportovním odvětví. Snahou je vylepšit vlastnosti oděvů osobám, které mají extrémní pracovní podmínky, jako jsou svářeči, hasiči, policisté, armáda, automobiloví závodníci a další podobné profese. Kde lidé přichází do styku s ohněm, roztaveným kovem, chemikáliemi, sálavým teplem, aj..

V této práci je zadáno optimalizování funkčních a fyziologických vlastností pro nehořlavé termo prádlo. V rešeršní části je uvedeno základní rozdělení termoprádla, popis oděvního komfortu, specifikace plošných textilií a jejich vlastnosti. Dále jsou zde uvedeny materiály a případné povrchové úpravy pro výrobu těchto nehořlavých textilií. Zmiňuji zde normy a další požadavky, které jsou na tyto materiály kladeny.

V experimentální části jsou popsány použité normy, měření a vlastnosti materiálů použitých k experimentům. Pro zjištění těchto parametrů byly vybrány tyto zkoušky prováděny dle norem (ČSN EN ISO 6942) Hodnocení materiálu a kombinací materiálu vystavených sálavému teplu, (ČSN EN ISO 6940) Zjišťování snadnosti zapálení svisle umístěných zkušebních vzorků, (ČSN EN 31092) Měření tepelné odolností a odolnosti vůči vodním parám, měření šíření vlhkosti v textilním materiálu a snímání obrazu. Na konci jsou znázorněny výsledky měření.

Cílem této práce je experimentálně ověřit nehořlavé a fyziologické vlastnosti vybraných materiálů, které by měly splňovat kritéria pro tento druh pracovních oděvů.

2

2 Termoprádlo

Termoprádlo, neboli funkční prádlo má schopnost dobře odvádět pot od těla, předávat jej další vrstvě oblečení, nebo odpařovat tuto vlhkost pryč, přímo do vzduchu. Termoprádlo je antialergické, tělu příjemné, výrazně zlepšuje mikroklima pokožky a přispívá ke spokojenosti celého našeho organismu. Termoprádlo je proto vhodné pro sport, rekreaci, k běžnému nošení, ale i pro pracovní použití.

Princip termoprádla je založen na tak zvaném knotovém efektu. Vlákno, ze kterého je vyrobeno, prakticky vůbec nebo jen minimálně nasákne vlhkost a po speciálně upraveném povrchu a za využití různých tvaru vlákna transportuje vlhkost od pokožky vně prádla nebo do další vrstvy. V podstatě to funguje tak, že čím je tělesná aktivita vyšší, tím rychlejší je transport vlhkosti. Dosahuje tak většího tepelného komfortu. Dnes dokonce umíme vyrobit materiál, který v létě chladí.

Mezi hlavní funkce termoprádla patří odvádění přebytečného potu od těla, hydrofobní, předávání vlhkosti k další vrstvě nebo odpaření, příjemný omak, nealergenní. [1]

2.1 Rozdělení termoprádla

Dle ročního období

 Termoprádlo na jaro/léto

 Termoprádlo na podzim/zimu Dle využití ve vrstvách

 Základní vrstva - TRANSPORTNÍ

Úkolem první vrstvy je odvádět pot směrem od organismu do okolí čímž se zabraňuje vzniku diskomfortu. Pro správnou funkci je důležité, aby oděv těsně přiléhal k tělu. Pokud je tato podmínka dodržena, nedojde k přehřátí nebo prochladnutí organismu způsobenému nahromaděním vlhkosti na pokožce. (termoprádlo odvádí vlhkost a stabilizuje tělesnou teplotu)

3 Materiály pro nehořlavé termoprádlo

 Skleněné vlákna

 Uhlíkové vlákna

 Keramické vlákna

 Viskózové vlákna – Lenzing FR

 Aramidové vlákna – Kermel, Arselon S

 Polyesterové vlákna – CoolMax

 Polytetrafluoretenové vlákna (PTFE – teflon)

 Polyfenilesulfidové vlákna (PS)

 Polyfenylbenzobioxazolové vlákna (PBO)



 Modakrylové vlákna – Protex M

 Polyakrilonitrilové vlákna – Carbon X

 Ciba Pyrovatex

Dle střihových variant termoprádla

 Triko s krátkým rukávem

 Triko s dlouhým rukávem

 Spodky s dlouhými nohavicemi

 Spodky s krátkými nohavicemi

 Kukly

 Ponožky [2]

2.2 Oděvní komfort

Vlastnosti termo-prádla určuje oděvní komfort. Je to stav organismu, kdy jsou fyziologické funkce organismu v optimu, a kdy okolí včetně oděvu nevytváří žádné nepříjemné vjemy vnímané našimi smysly. Vnímáme ho jako pocit pohody. Při diskomfortu mohou nastat nepříjemné pocity tepla nebo chladu. Komfort dělíme na psychologický, senzorický, fyziologický, patofyziologický.

4 Snímané vlastnosti textilií a oděvů

Tyto vlastnosti lze rozdělit na mechanické, tepelné a hygienické (biochemické).

Při nošení oděvů vzniká dynamická (Newtonova) síla F [N/m2] daná zrychlením a [m/s2] a hmotností výrobku m [kg]: F = m . a

Dále při užívaní oděvů existují statické síly (váha, tlak elastických oděvních součástí), deformační síly (např. při ohýbání rukávů a nohavic) a třecí síly (mezi součástmi oděvu při pohybu). Při návrhu oděvů musí být proto aplikována běžně známá ergonomická hlediska. [3]

2.2.1 Fyziologický (termo-fyziologický) komfort

Stav lidského organizmu, v němž jsou termo-fyziologické funkce v optimu.

Tento stav je subjektivně vnímán jako teplotní pohodlí. Je to složka funkčního komfortu, která je dána vlastnostmi a konstrukcí oděvního materiálu. Dochází k transportu vzdušné, kapalné vlhkosti a tepla přes jednotlivé vrstvy oděvu. Vliv na to mají klimatické podmínky, konkrétně proudění vzduchu. Termo-regulační komfort je zajišťován termoregulačním systémem organismu a oděvem. Vytváří se vyvážená tepelná bilance organismu. Kritérium fyziologického komfortu je stav, kdy organismus produkuje a přijímá takové množství tepla, které současně beze zbytku transportuje do okolí (bez zapojení termoregulačních mechanismů). Podmínky pro dosažení komfortu jsou následující:

 Teplota pokožky 33 – 35°C

 Vlhkost vzduchu 50 ± 10%

 Rychlost proudění vzduchu 25 ± 10 cm/s

 Obsah CO2 0,07%

 Nepřítomnost vody na pokožce

K termo-fyziologickému diskomfortu dochází za těchto podmínek:

 Když už je 25% těla pokryto potem

 Když člověk začíná pociťovat teplo/horko

 Když člověk začíná pociťovat zimu/chlad [3]

5 2.2.2 Senzorický komfort

Zahrnuje vjemy a pocity člověka při přímém styku pokožky a první vrstvy oděvu. Pocity vznikající při styku pokožky a textilie mohou být příjemné (pocit měkkosti, splývavosti,…) nebo naopak nepříjemné a dráždivé (pocit vlhkosti, škrábání, kousání, píchání,…)

Senzorický komfort rozdělujeme na komfort nošení a na omak.

Komfort nošení oděvu

 povrchovou strukturou použitých textilií

 vybrané mechanické vlastnostmi ovlivňujícími rozložení sil a tlaků v oděvním systému,

 schopnost textilií absorbovat a transportovat plynnou či kapalnou vlhkost s dopadem na své kontaktní vlastnosti.

Omak

Omak je veličina značně subjektivní a špatně reprodukovatelná založená na vjemech prostřednictvím prstů a dlaně. Omak charakterizujeme těmito vlastnostmi.

 Hladkostí (součinitel povrchového tření)

 Tuhostí (ohybovou a smykovou)

 Objemností (lze nahradit stlačitelností)

 Tepelně kontaktním vjemem [3]

2.2.3 Psychologický komfort

Rozdělení psychologického komfortu dle hledisek:

 klimatická hlediska: typické denní oblečení by mělo v první řadě respektovat tepelně -klimatické podmínky, které jsou podmíněny geograficky (u zvířat směrem k pólům velikost jedince roste a zmenšují se vyčnívající části těla - roste poměr objem těla ku povrchu těla). Jako přirozená ochranou proti zvýšenému UV záření v tropech se vytvořil kožní pigment. Oděv vhodný pro dané podmínky se stává normou.

6

 ekonomická hlediska: zahrnují přírodní podmínky obživy, výrobní prostředky, politický systém, úroveň technologie apod.

 historická hlediska: lidé mají sklon k výrobkům vyrobených z přírodních materiálů, k výrobkům napodobujících přírodu, k výrobkům přírodní vůně.

Vzniká tradice v životním stylu a módě.

 kulturní hlediska: sem patří zvyky, tradice, obřady, náboženství (v arabských zemích jsou ženy úplně zakryté oděvem).

 sociální hlediska: věk, vzdělání a kvalifikace, sociální třída, postavení nebo pozice v této třídě. Psychologický komfort vysokého postavení v příslušné třídě demonstrovaný odlišným oděvem (viz vojenské uniformy) může kompenzovat nízkou úroveň komfortu termofyziologického.

 skupinová a individuální a hlediska již patří do oboru oděvního návrhářství a zahrnují módní vlivy, styl, barvy a lesk, trendy, osobní preference. [3]

2.2.4 Patofyziologický komfort

Odolnost člověka a jeho reakce vůči působení chemikálií obsažených v textilním materiálu na působení mikroorganismů v lidské pokožce (bakterie, plísně).

Úkolem je minimalizovaní dráždění pokožky a působení mikroorganismů, aplikujeme proto různé finální úpravy (baktericidní, bakteriostatické, hygienické) [3]

2.3 Fyziologické vlastnosti

Mezi fyziologické vlastnosti patří transportní vlastnosti a propustnosti tzn.

Procesy přestupu tepla a hmoty vrstvou textilie. Rozdělujeme je podle druhu prostupujícího media: [4]

2.3.1 Prodyšnost

Prodyšnost materiálu je charakterizována koeficientem, který udává, jaké množství vzduchu projde plochou materiálu za určitý čas při určeném tlakovém spádu mezi oběma stranami materiálu. Prodyšnost textilie je ovlivněna tloušťkou, objemovou hmotností, vlhkostí, počtem vrstev a na tloušťce vzduchových vrstev mezi

7 jednotlivými vrstvami oděvu. Prodyšnost textilií se snižuje s růstem vlhkosti v materiálu, při zvýšené vlhkosti se matriálu zhoršuje větratelnost oděvu.

2.3.2 Nasákavost

Je to schopnost textilních materiálů ponořených do vody přijímat a fyzikální cestou vázat vodu při stanovené teplotě a čase.

2.3.3 Vysychavost

Je to schopnost materiálu odevzdávat vodu do okolního prostředí. Různé materiály v různé míře pohlcují a odevzdávají vodu. Vysýchavost vede k tomu, že materiály jsou podstatně lehčí, tím se jim zlepšují tepelně izolační vlastnosti a mění svou pevnost. Při výběru textilních materiálu je vysýchavost velmi důležitá, protože ovlivňuje vlastnosti materiálu při nošení oděvů.

2.3.4 Propustnost vodních par

Schopnost textilních materiálů propouštět vodu v podobě vodních par z prostorů omezeného materiálem. Jedná se o schopnost plošné textilie neklást odpor prostupu vodních par (vlhkosti) a dobře transportovat vodní páry od pokožky ven.

Závisí na odolnosti vůči vodním parám a teplotě. Propustnost vodních par je ovlivněna typem použitého textilního materiálu, strukturou textilie (porézní charakterem, dostavou, vazbou a povrchovou úpravou), mikroklimatu, tlaku,… Produkce tělesné vlhkosti závisí na fyzické zátěži a na teplotě organismu.

2.3.5 Tepelně izolační vlastnosti

Tato vlastnost materiálu se charakterizuje tepelnou vodivostí (schopnost materiálu vést teplo). Tepelně izolační vlastnost materiálu je nepřímo závislá na součiniteli tepelné vodivosti λ (Wm^-1K^-1). Ten je ovlivněn druhem vláken a strukturou textilie.

Tepelně izolační vlastnosti materiálů ovlivňuje tloušťka, délka, zkadeření, pružnost vláken. Při použití jemných, krátkých, zkadeřených vláken umožňuje získat

8 v tkanině velký počet uzavřených pórů naplněných vzduchem. Tepelný odpor značně závisí na vazbě textilie, která určuje tloušťku, a prodyšnost výrobku. Tloušťka materiálu ovlivňuje tepelný odpor oděvu nezávisle na jeho materiálovém složení. Dále závisí na vlhkosti oděvního materiálu

Pro hodnocení tepelně izolačních vlastností plošných textilií a soustavy vrstev oděvu nemá největší význam součinitel tepelné vodivosti λ, ale tepelný odpor R, který přímo ovlivňuje tyto vlastnosti. [4]

2.4 Používané pleteniny k výrobě termoprádla

Nehořlavé termoprádlo by mělo především splňovat permanentní nehořlavé vlastnosti, vysokou tepelnou stabilitu, prádlo by mělo zůstat celistvé i při delším působením tepla a ohně, vysoká odolnost vůči oděru, prádlo by nemělo podléhat opotřebení ani po vícenásobném průmyslovém praní, vynikající fyziologický komfort, snadná údržba, určeno pro použití v kombinaci s vrchním nehořlavým oděvem.

Nejdůležitějším cílem ochranného oděvu je, aby se zabránilo poranění kůže z popálení.

2.4.1 Rozdělení pletenin

Nejvhodnější plošnou konstrukcí materiálu pro výrobu termo prádla je pletenina. Kvůli jejím vlastnostem: pružnost, prodyšnost, tepelně izolační schopnost, nemačkavost, splývavost, zátrhavost, savost,… Charakteristické vlastnosti pletenin jsou dány zejména strukturou a materiálem zpracovaným do pleteniny (materiálové složení, plošná hmotnost, průměr nitě, hustota – počet řádků a sloupků na jednotku délky, spletení, vazba – osnovní, zátažná)

Podle výrobní technologie

 Zátažné

 Osnovní Podle tvaru

 Metrová pletenina

 Dělená pletenina

9

 Tvarovaná pletenina Podle druhu použití nití

 Bavlnářská pletenina

 Lnářská pletenina

 Vlnařská pletenina

 Hedvábnická pletenina Podle vazby

 Zátažná jednolícní pleteniny ZJ

 Zátažná oboulícní pleteniny ZO

 Zátažná obourubní pletenina ZR

 Zátažná interloková pletenina ZI

 Osnovní jednolícní pletenina OJ

 Osnovní oboulícní pletenina OO [5]

2.4.2 Pleteniny pro termoprádlo

2.4.2.1 Výplněk pletenina (poločesaný, nepočesaný)

Trikotová pleteniny z rubní strany vyztužená výplňkovou nití. Výplňková nit není tvořena očky k základové pletenině je přichycována jen místy.

Zátažná pletenina v jednolícní hladké, chytové nebo oboulícní vazbě s výplňkem z chytových a podložených kliček. Podložené kličky leží ve volném podélném směru zatím co se chytové kličky zaplétají do základní pleteniny.

Výplňkové pleteniny mají sníženou tažnost, ale zvyšují se izolační vlastnosti a možnost vzorování. Z rubní strany bývá pletenina často počesaná.

K výplňkové kryté vazbě se přidává krycí nit tvořící očka, čímž zamezíme prosvítání výplňkové nitě na lícní stranu pleteniny. Dvojitý výplněk je se dvěma výplňkovými nitěmi v jednom řádku. Má vysokou spotřebu materiálu. Nejčastěji se používá u zimního spodního prádla.

10 2.4.2.2 Žebro

Jedná se o plastický vzor vyznačující se pruhy, které vznikají střídáním sloupků skupin lícních a rubních oček v různém poměru. Pletenina se vyznačuje vysokou příčnou tažností a pružností. Můžeme jí uplatnit jak v zátažných tak v osnovních oboulícních pleteninách (žebra jednostranná, žebra oboustranná). Pruh lícních sloupků je tvořen ve vazbě zátažná jednolícní. Žebro oboulícní je tvořeno vazbou zátažné oboulícní a zátažné jednolícní hladká. Pletenina v této vazbě má jednostranný líc, lícní strana se tvoří na lůžku s vyřazenými jehlami.

2.4.2.3 Pletený plyš

Je zátažná jednolícní pletenina vytvořená z nitě základní a nitě doplňkové.

Doplňková nit vytváří na povrchu pleteniny kličky. Osnovní plyšová pletenina, tvořící základ pro plyšovou pleteninu, která je vždy na rubní straně. Jednotlivé typy těchto plyšových pletenin se v konečné fázi upraví postřihováním nebo broušením.

Plyš můžeme rozdělit podle vázaní plyšové nitě v základní pletenině (dvojitě vázaný, jednoduše vázaný), podle formy kliček (kličkový, řezaný), podle uložení kliček (jednostranný, oboustranný), podle délky kličky (plyš hladký, vzorovaný).

2.4.2.4 Interlock

Interlockové pleteniny jsou speciálním druhem zátažných pletenin. Jsou tvořeny na dvoulůžkových okrouhlých pletacích strojích. Pletenina je tvořena dvěma vzájemně se prostupujícími pleteninami (oboulícní řádky jsou vzájemně překříženy).

Vzniká hustá, poměrně málo roztažná pletenina. Základní interloková pletenina lze obměňovat do různých vzorových variant. Pokrývá široký sortiment ošacení.

Pro výrobu interlockové pleteniny se hodí jednoduché nebo skané příze ze všech materiálů. [5]

2.4.2.5 Integrované pleteniny

Jednosložkové pleteniny mají malou hmotnost a bývají převážně antialergické.

Dochází k dobrému odvodu vlhkosti, probíhá zde termoizolace, příjemný omak.

Vazba je otevřená s malou hustotou řádku a sloupku.

Dvousložkové pleteniny se skládají se dvou vrstev pletenin. První vrstva je hydrofobní, nízká navlhavost, antibakteriální a antimykotické, odolné vůči zápachu.

11 Jedná se o izolační vrstvu s hladkou vazbou přiléhající k tělu. Druhá vrstva je hydrofilní má vysokou sorpci vlhkosti, vysoká termoizolační schopnost při zvlhčení, vysoké množství pórů. U druhé vrstvy používáme vazbu plyšovou. [7]

2.5 Omezení hořlavosti

Omezení hořlavosti textilních plošných útvarů jde docílit pomocí zavedení nehořlavých vláken nebo nehořlavou úpravou.

U těchto materiálů se jedná o náchylnost textilií ke vznícení a jejich chování během hoření. Hořlavost je ovlivněna fyzikálními, chemickými a geometrickými vlastnostmi materiálu. Mezi zkoušky patří klasifikace hořlavosti, samozápalnosti a stanovení limitního kyslíkového čísla.

Nehořlavá vlákna

Vývoj těchto vláken je souvislý s vývojem tepelně odolných vláken. Se zvýšením stálosti vůči vysokým teplotám je spojena též vyšší odolnost vůči zapálení a hoření, protože pyrolýza začíná teprve při vyšších teplotách. Vlákno odolné proti vysokým teplotám však nemusí být bezpodmínečně nehořlavé. Na druhé straně nemusí být hořlavost bezpodmínečně spojena s odolností vůči vysokým teplotám, jak je tomu u PVC a modakrylových vláken.

Pro nehořlavé termo prádlo nepoužíváme jen nehořlavá vlákna, ale často je směsujeme i s dalšími vlákny pro dosažení většího komfortu a pohodlí, jako je bavlna, viskóza, polyester, aj.

Podle hořlavosti materiálu můžeme rozlišovat

 vlákna hořlavá, hoří i po vyjmutí z plamene, např. bavlna (CO), len (LI), viskóza (VI),polyakrylonitril (PC)

 vlákna samozhášecí, hoří, ale po vyjmutí z plamene zhasnou, např. vlna (WO), přírodní hedvábí (SE), polyester (PL), polyamid (PA), modakrylová vlákna (MA), polypropylen (PP)

 vlákna nehořlavá, v plameni se pouze taví, po vyjmutí z plamene ihned zhasínají, např. PVC, PDC, oxidovaná PAN.

12 2.5.1 Ohnivzdorná vlákna z organických polymerů

2.5.1.1 PBO (polyfenylenbenzobioxazol)

Vlákno má vysokou pevnost tažnost, pružnost a hydroskopičnost, LOI = 68%, vlákno snáší teploty až 650^oC, pak se rozpadá bez roztavení. Řadí se k vláknům s vynikajícími vlastnostmi ( high performance fibers ). Nevýhoda vlákna se projevuje při účinku ultrazvukového záření a vlhkosti.

Vlákno má velmi široké využití, jako tkaniny a kompozity (ochranné oděvy proti horku a ohni, nářadí ke sportovním činnostem, složité součásti staveb letadel,…) [8]

2.5.1.2 Aramidové vlákno

Aramid aromatický polyamid jedná se o syntetický organický polymer, který byl vyvinut jako vlákno s tepelnými a izolačními vlastnostmi. Tyto vlákna jsou tvořena z polyamidů s dlouhým uhlíkovým řetězcem. Tepelná odolnost aramidových vláken má podobné vlastnosti jako skleněná vlákna. Vlákna jsou stabilní s 3.5%.

Vlákna jsou citlivá na ultrazvukové záření, vlhkost a salinitu, odolnost vůči odření, teplu a organickými rozpouštědlům, bez teploty tání, špatně zápalné, dobře zpracovatelné při vysokých teplotách, vysoká pevnost a vysoký Yangův modul pružnosti, obtížně barvitelné (barvení probíhá v rozpuštěné formě).

Meta-aramidy (metafenylen-izoftalamidy, zkráceně také MPIA) Mezi prvním zástupcem těchto polyamidů je NOMEX od firmy DuPont. Vlákna patří do třídy vysoce speciálních vláken. Vyznačují se svou termickou odolností a elektroizolačními schopnostmi. Mají bod tání přes 400^oC, molekulární struktura vláken chrání před účinky žáru. Vlastnosti vláken jsou stále a nemění se ani po vyprání. Odolnost vůči mnoha chemikáliím, pružnost, snadná zpracovatelnost v textilním průmyslu.

Nomex při 370^oC začíná rozkládat a při 400^oC zuhelnatí, při působení 175^oC vlákno zůstává bez ztráty pevnosti. Odolný vůči organickým chemikáliím, alkáliím, bělidlům a záření beta a gama.

Para-aramid (p-fenylen-tereftalamidy, zkráceně PPTA) Zástupcem této skupiny je Kevlar od značky DuPont. Tato vlákna se vyznačují vysokou pevností v tahu, tepelně odolné s nízkou hmotností, nevýhodou je malá odolnost proti účinkům světla a snadné nabíjení statickou elektřinou. Vlákna jsou měkká a lehká a uplatňují se ve

13 velmi extrémních podmínkách ( 5x silnější než ocel při stejné hmotnosti ). Zprvu bylo použití jako náhrada za ocel, postupem času našel materiál větší využití jako v oděvnictví ( ochranné obleky proti nášlapným minám, sportovní oblečení, boty a rukavice ). Materiály mají nízkou chemickou odolnost a oděruvzdornost, snadné nabíjení statickou elektřinou. [9]

2.5.1.3 Kermel®

Kermel je přirozeně nehořlavé vlákno a patří do skupiny aramidových vláken..

Může za to chemická struktura s vysokým podílem aramidové struktury s kombinací dvojité vazby. Je to polyamid-imidové vlákno a řadí se do meta-aramidové skupiny.

Kermel je vlákno s hladkým povrchem a téměř kruhovým průřezem, díky tomuto tvaru je materiál příjemný na omak (jemný a komfortní).

Má velice vysokou odolnost proti oděru, vysokou tažnost, pevnost, tepelnou vodivost má dvakrát nižší než jakékoliv jiné aramidové vlákno a má velice vysokou odolnost vůči chemikáliím. Vlákna vydrží UV záření a praní. Je odolný vůči vysokým teplotám v dlouhodobém horizontu (několik let), také dokáže odolat extrémně vysokým hodnotám (až do 1000^oC) během několika sekund. [10]

Obrázek 1Průřez vlákna Kermel®

2.5.1.4 Polytetrafluorethylen ( PTFE )

Polytetrafluorethylen je Polymer odvozený od fluorovaného ethylenu. Všechny vodíkové atomy v polymeru jsou nahrazeny atomy fluoru. Je znám pod obchodním názvem Teflon, ale také Dyneon™ PTFE (v minulosti Hostaflon™), Gore-Tex™

(PTFE membrány).

Jedná se o nejedovatý monomer, ale jeho pyrolýzou vznikají jedovaté látky, nehořlavý, odolává vyšším teplotám ( teplota tání okolo 327^oC, při teplotě 260^oC mění své vlastnosti, nad teplotou 350^oC dochází k rozkladu, hořet začíná až při 500^oC – 560^oC), je to polymer s vysokým kyslíkovým číslem (LOI 95-98, jako samozhášivé

14 polymery označujeme vlákna s kyslíkovým číslem větším než 21), tím se řadí mezi nehořlavé polymery s velkým uplatněním na trh, patří k termoplastům (běžným plastickým hmotám dá potíže vydržet 100 °C), nenasákavý, odolný vůči světlu, stárnutí, křehnutí, chemikáliím, mechanické vlastnosti tohoto vlákna nejsou v širokém rozmezí (20 - 250 °C) závislé na teplotě, má vynikající elektroizolační vlastnosti, při aplikaci na textilní vlákno se textilie stává vodoodpudivá a nehořlavá. Biologicky odbouratelný a bez toxických efektů. [8] [11]

2.5.1.5 Polyakrylonitrilové vlákno

Vyznačuje se vysokou teplotou zeskelnění 80^oC – 100^oC. Při teplotě 160^oC - 170^oC dochází k cyklizaci a hnědnutí vláken, teplota rozkladu u těchto vláken dochází při 315^oC - 320^oC, při 400^oC dochází k úplnému cyklu (orlonová čerň), při 1000^oC se stává uhlíkovým vláknem.

Výroba polyakrylonitrilových vláken dochází zvlákňováním za mokra (výroba vlákna probíhá v koagulační lázni H2O + DMF při teplotě 20^oC - 30^oC, vzniká fibrilární pórovitá struktura, sušení vláken probíhá ve volném stavu při jejich konstantní délce), sucha (vytváří se z roztoku DMF při teplotě 80^oC - 150^oC, k rozvláknění dochází v rozvlákňovací šachtě za teploty vzduchu 230^oC, ke stabilizaci vláken dochází na vzduchu při teplotě 140 ^oC) a kombinací těchto dvou metod.

Vlákna odolávají středně koncentrovaným kyselinám za studena. Výhodami je příjemný omak, termoizolační vlastnosti, malá měrná hmotnost, odolnost vůči světelnému záření, vysoce nasáklivý. Nevýhodou je nízká navlhavost sklon ke žmolkování, elektrostatický náboj, kouř z ohně je jedovatý. [12]

2.5.1.6 Carbon X®

Vlákno je polyakrylonitrilového původu. Je založeno na moderní patentované technologii a poskytuje nejvyšší stupeň ochrany. Vlákno je teplotně stálé, nehoří, netaví se ani se nevznítí, výrazně nemění svůj tvar i při zásahu intenzivního ohně, je nepropustné vůči postříkání roztaveným kovem a má elektrický odpor. Zachovává pevnost i po intenzivním zatížení horkem nebo ohněm.

Chemické složení těchto vláken způsobuje, že tyto vlákna na vzduchu nehoří.

Ochrana je přímo zabudovaná ve vláknech proto se jejich vlastnosti nemění ani po praní a nošení.

15 Pro zlepšení ochrany a pevnosti přízí, jsou tyto vlákna míchaná s výztužnými vlákny. Tím optimalizujeme hmotnost a zvyšujeme odolnost proti oděru a praní.

Jedná se o doposud nejlepší nehořlavou látku na trhu. [13] [14]

2.5.1.7 Viskózové vlákna

Základní materiál pro výrobu viskózových vláken je regenerovaná celulóza odvozená ze dřeva. Dřevo bukové nebo smrkové obsahuje okolo 80% celulózy.

Během procesu vznikají extrémně tenké kontinuální vlákna. Vlákna se poté řezají na určitou délku.

Vlastnosti viskózy závisí na způsobu zpracování. Velice dobře se barví a potišťují, vyznačuje se vysokou absorpcí vlhkosti, velmi prodyšný materiál, který také dokáže regulovat tělesnou teplotu, proto velmi příjemně působí při kontaktu s pokožkou, snižuje statický náboj.

Tepelná odolnost viskózových vláken je samozhášecí schopnost, dodává výrobků výborný fyziologický komfort, netaví se a ani neodkapává, fyziologické vlastnosti materiálu snižují riziko stresu z horka a tepelného šoku, vlákno chrání přede všemi druhy tepla. [15]

2.5.1.8 Lenzing FR®

Lenzing FR® je speciální viskózové vlákno. Zkratka FR znamená odolnost vůči ohni. Jedná se o přírodní vlákno získané ze dřeva. Lenzing FR je biologicky rozložitelné a tak šetrné k životnímu prostředí.

Nabízí ochranu proti teplu a ohni v mnohých aplikacích (Uniformy pro hasiče, policisty, vojáky, pracovní oděvy, funkční prádlo, nábytkářské textilie, záclony, sedadla pro vlaky, letadla, aj.)

Ochranné oděvy se směsí Lenzing FR jsou měkčí a pohodlnější než u těch, kde se využívá 100% aramidových vláken. Má samozhášecí schopnost, nehořlavé vlastnosti jsou permanentní a nemění se ani po opakovaném praní, netaví se a neodkapává.

Vlákno Lenzing FR nabízí ochranu před všemi druhy tepla. A to ohněm, sálavým teplem, elektrickým obloukem, roztavenými kovy, při zásahu bleskem.

Absorpce vlhkosti a prodyšnost umožňují kůži a člověku vysoký komfort při pohybu a pracovní činnosti. Tyto vlastnosti mají za výsledek snížení rizika přehřátí a stresu s ním způsobeným. [16]

16 Obrázek 2 Průřez vlákna Lenzing FR®

2.5.1.9 PI (polyimid)

Tepelná stabilita vláken je založena na aromatickém řetězci polymerů. Vlákna odolávají proti vysokým teplotám ( krátkodobé působení až 400^oC, pak dochází k degradaci vlákna, dlouhodobě až do 260^oC ), chemikáliím ( proti kyselinám ), vlákna mají vysokou objemnost. Přes jejich bezhalogenové struktury vykazují vysoké LOI = 36 – 38 %, což znamená, že vlákno je klasifikováno jako nehořlavé. Vlákna mají unikátní průřez, nejvyšší specifický povrch mezi všemi dostupnými textilnímy vlákny. Vyrábí se z roztoku tetrakarbonové kyseliny a diaminů, ke zvláknění dochází ve srážecí lázni nebo horkovzdušné komoře. Vznikají multifilamenty, staplová vlákna, mletá vlákna. [8]

2.5.1.10 Arselon S®

Jedná se o jedinečné vlákno založené na poly-oxa-diazole polymeru a aramidového charakteru, které je průmyslově produkované.

Vlákno odolává teplotám až do 400^oC bez změny rozměrů nebo tepelného zničení. Při teplotě 430-500^oC dochází k 2% deformaci. Tažnost vlákna je založena na aromatickém svazku má schopnost dodatečné regulace během působení tepla. Moc dobře neodolává chemikáliím (koncentráty kyselin, koncentráty louhů). Je velmi stabilní na světle. Vlákna nejsou radioaktivní, neobsahuje toxické nečistoty a nemá tak toxický vliv na organismus člověka.

Má dobrou rozměrovou stabilitu, zvláště výhodná vlastnost pro ochranné oděvní aplikace. Dobrá elektroizolační vlastnost vláken. Úroveň savosti je stejně vysoká jako u bavlny, vlákna se dobře barví, nízká úroveň hořlavosti. Materiál si

17 zachovává pružnost jak při vysokých, tak při nízkých teplotách. Nehořlavé vlastnosti jsou permanentní a nemění se ani po praní. [17]

2.5.1.11 PS (polyfenylénsulfid)

Jedná se o vysoko odolný technický plast s mimořádně vysokou mechanickou odolností vůči teplu ( odolnost, pevnost ), odolný vůči chemikáliím ( při teplotě nižší jak 200^oC je nerozpustný ve všech známých rozpouštědlech), nízká absorpce vody, krátkodobá odolnost až do 270^oC, přirozeně samozhášecí vlákno. Vlákno je odolné vůči odkapávání při působení vysokých teplot. Nekomfortní, což omezuje aplikaci na oděv. [8]

2.5.1.12 CoolMax®

Jedná se o High-Thech materiál, který byl navržen tak aby uživatel zažíval pocit sucha a pohodlí. Pomocí patentované technologie vláken CoolMAX® je textilie vyrobená ze speciálních polyesterových vláken se zvýšenou plochou. Jedná se o vyspělé speciální čtyřkomorové nebo šestikomorové vlákno, vytváří tak dopravní systém k odvádění tělesných tekutin směrem od těla. Je prokázáno, že snižuje teplotu pokožky, velmi rychle odvádí vlhkost z povrchu těla, zachovává tělesnou stabilitu.

Rychle schne a s kombinací antibakteriální úpravy zamezuje pachům a plísním. Je tak vhodný pro spodní prádlo, trička, ponožky aj. [18]

Obrázek 3 Průřez vlákna CoolMAX®

2.5.1.13 Protex M®

Vlákno je modakrylového původu, je měkké, silné, odolné a tvarově stálé.

Snadno se barví a rychle schne. Má vynikající odolnost vůči chemikáliím a

18 rozpouštědlům, jsou nealergenní, nejsou napadány škůdci nebo plísněmi. Má samozhášecí schopnost, vlákna nejsou tak těžce vznětlivé, vysoká životnost, která je srovnatelná s vlnou. Jednou z nejzajímavějších vlastností je ochrana při zásahu obloukovým bleskem. Je dobrým vodičem tepla. Velká rozměrová stabilita, dobře drží svůj tvar.

Při neodborné péči jsou citlivá na ztrátu vzhledu, proto je velmi důležité vědět jak se o tyto vlákna starat. [19]

2.5.1.14 Ciba® Pyrovatex®

Odolné, hoření zpomalující vlákno z celulózy. Nabízí maximální kombinaci ochrany před hořením a žárem. Vysoká trvanlivost vůči průmyslovému praní.

Dokázán vysoký komfort při nošení. Zachovává si měkkost, prodyšnost a schopnost odvádět pot od pokožky.

Molekula Pyrovatexu je vázaná k bavlněnému vláknu chemicky, tak se stává součástí základu vlákna. Vazba je stabilní vůči běžnému nošení a podmínkách péče.

Nezpůsobuje podráždění kůže. [20]

2.5.2 Ohnivzdorná vlákna z anorganických polymerů

2.5.2.1 Skleněné vlákna

Při výrobě skleněných vláken se používá oxid křemičitý, oxid vápenatý, hlinitý, boritý, aj. Vyznačují se sklovitou strukturou. K bodu tání u skleněných vláken dochází při 1000^oC a dlouhodobě snášejí vlákna 450^oC.

Jsou odolná proti ohni a chemikáliím, mají vysokou pevnost v tahu a nízký modul pružnosti. Vlákna mají nízkou odolnost vůči trvalému namáhání a pevnost v oděru, vlhkost snižuje pevnost vláken. Vlastnosti těchto vláken závisí nejen na složení skla, podmínkách tvarování, stavu povrchu vláken a průměru vláken. S toho lze vidět rozdíl mezi vlastnostmi skla a vláken. Skleněná vlákna v porovnání se sklem mají vyšší pevnost v tahu, nižší měrnou hmotnost, modul pružnosti, index lomu, tepelnou vodivost a specifické teplo. Vlastnosti, které ovlivňují skleněná vlákna jsou elektrické vlastnosti, chemická odolnost, tepelné vlastnosti, mechanické vlastnosti.

Typy skleněných vláken:

- A: obsah alkálií,

19 - AR: odolné proti alkáliím,

- C: chemická odolnost,

- E: standartní použití (vysoký elektrický odpor), - HS: hořečnato-hlinito-křemičité s vysokou pevností, - S: podobné složení jako u skla. [21]

2.5.2.2 Uhlíkové vlákna

Jinač také karbonové vlákno. Uhlíková vlákna jsou vláknitou formou uhlíku, obsahují alespoň 90% atomů uhlíku. Vlákna jsou tvořena z regenerovaných nebo syntetických vláken. Nejrozšířenější výchozí látkou pro výrobu uhlíkových vláken je polyakrylonitril, polyvinylchlorid, polyamid, celulózová vlákna (viskóza, bavlna), ropa. Charakteristika mikrostruktury uhlíkových vláken byla provedena pomocí RTG záření a elektronové mikroskopie.

Vlákna získáváme řízenou pyrolýzou vhodných vláken (přírodních nebo syntetických) ve vláknité formě. Po odstranění nerozpustných a netavitelných částic a správné tepelné úpravy dají zvláknit, upravit na reaktoplasty a dále přeměnit na uhlíková vlákna.

Nejčastějším používaným vláknem na výrobu uhlíkových vláken se používá polyakrylonitril. K přeměně tohoto vlákna na uhlíkové dochází ve třech stupních:

- Oxidačním zahřátím na 200^oC - 300^oC na vzduchu.

- Karbonizací při dloužení zahřátím na 1000^oC v dusíkovém prostředí.

- Grafitizací zahřátím na 2000^oC - 3000^oC v dusíkovém prostředí.

Jedná se o odstranění kyslíku, dusíku a vodíku utvoří uhlíková vlákna. Atomy uhlíku jsou na sebe navázány mikroskopickými krystaly, které jsou paralelně orientovány k ose vlákna. Tímto uspořádáním je vlákno na svou tloušťku velice pevné.

Grafitová vlákna popisují vlákna, která mají uhlík přesahující 99%.

Obecně můžeme říci, že čím vyšší je pevnost v tahu výchozích vláken, tím vyšší je pevnost v tahu uhlíkových vláken. Síla z uhlíkových vláken závisí na typu výchozího vlákna, podmínek zpracování, teplotě tepelného zpracování a přítomnosti kazů a vad.

Uhlíková vlákna jsou velice pevná a mají vysokou odolnost vůči chemikáliím, jsou nehořlavá a antistatická. Často se požívají do směsí pro nehořlavé oděvy, jinač je můžeme vidět v leteckém průmyslu, komunikačním průmyslu, aj. [22]

20 2.5.2.3 Keramická vlákna

Keramické vlákna zahrnují širokou škálu amorfní nebo krystalických syntetických minerálních vláken, charakterizující jejich žáruvzdorné vlastnosti (stabilita při vysokých teplotách). Obvykle z oxidu hlinitého, oxidu křemičitého, a jiných kovových oxidů, nebo méně často jsou z karbidu křemíku. Většina keramických vláken jsou složeny z oxidu hlinitého a oxidu křemičitého. Vlákna vykazují vysokou odolnost vůči vysokým teplotám až do 1 500^oC, převážné většině chemikálií a mají vysokou pevnost. Většina keramických vláken jsou bílá až krémové barvy.

Rozdělení keramických vláken na oxidová keramická vlákna, surovinou je oxid hlinitý. Jsou to krátká vlákna, mají vysokou tažnost, odolávají oxidaci při působení vysokých teplot a různých chemikálií. K deformaci dochází při teplotě nad 1 100^oC.

Neoxidová keramická vlákna jsou vyráběná na bázi křemíku. Mají velice jemnou mikrostrukturu, tyto vlákna odolávají o 20% vyšším teplotám než oxidové keramické vlákna.

Keramické vlákna se používají jako izolační materiál. Výrobky z keramických vláken můžeme najít v textilní výrobě, technické textilie, výztužné materiály, kompozity.

Velké uplatnění mají jako izolační materiály do různých pecí, odolávají působení za extrémního tepla. [23]

2.6 Finální nehořlavé úpravy

Hořlavost textilií je v určitých situacích pro uživatele nebezpečná kvůli plošnému rozšíření požáru a proto, že může dojít k přímému styku ohně s osobou.

Také druhotné jevy, které hoření textilií doprovázejí, mohou mít vážné důsledky.

Jedná se o odkapávání taveniny, tvorba dýmu a toxických zplodin.

Velkým nebezpečím jsou vytvořené kouře a plyny při hoření textilií, kdy vzniká oxid uhelnatý a další nebezpečné plyny jako kyanovodík, fosgen, aj. Smrtelné nebezpečí představuje i snižování kyslíku ve vzduchu (jen jeho pokles o jednu pětinu vede ke smrti zadušením) [24]

21 2.6.1 Typy nehořlavých úprav

Dočasná úprava

K nejjednodušším prostředkům pro dočasnou úpravu patří anorganické soli, které však nemají stálost ve vodě a v praní. Produkty se skládají většinou z anorganických solí nebo z jejich směsí. V praxi jsou známy především následující kombinace :

 Hydrogenfosforečnan diamonný – borax 1:1 / Na₂B₄O₇ . 10 H₂O /

 Amidosulfonan amonný / NH₂CO-SO₃NH₄ / - hydrogenfosforečnan diamonný 1:1

 amidosulfonan amonný - borax 1:1

 borax - H₃BO₃ - hydrogenfosforečnan diamonný 7:3:5

Používají se v dosti vysokých koncentracích. Tím dochází ke zhoršení omaku, který se stává drsnější a studený a rovněž se stává, že soli vykrystalizují na povrchu vlákna a tvoří závoje. Při skladování existuje nebezpečí hydrolýzy a dochází i k poškození celulózy. Technologická aplikace spočívá pouze v naklocování a zasušení.

Polotrvalá úprava

Jedná se o nehořlavou úpravu založenou na esterifikaci, nejčastěji působením hydrogenfosforečnanu diamonného na celulózu. Reakce probíhá při teplotě okolo 170

°C podle následujícího schématu :

Obrázek 4 Vzorec polotrvalé úpravy

Nevýhodami této úpravy je vysoká ztráta pevnosti / 30 – 40 % / a při praní v mýdelných lázních výměna amonného kationtu vápníkem či hořčíkem z vody nebo so- díkem či draslíkem z mýdla. Tím se značně snižuje účinnost nehořlavého efektu.

Velkou předností je bezdožehovost a i to, že nakápnutím vody a zasušením se netvoří skvrny po vyloučených solích.

22 Stálá úprava

Prostředky a chemikálie pro stálou úpravu se někdy rozdělují na :

 Fyzikální typ

Kdy produkty jsou fixovány především na povrchu textilie pomocí pojiv z vodného prostředí nebo organického rozpouštědla. Nedochází k chemické interakci mezi vlákenným substrátem a aplikovaným prostředkem, takže pevnost materiálu se nesnižuje, naopak zvýšenou adhezí se mírně zvyšuje. Vysoký nános zhoršuje omak i tuhost textilie. Stálost úpravy lze klasifikovat jako polotrvalou. Patří sem prostředky založené na synergismu antimon – chlor. Někdy se označuje tento typ úpravy jako

“ těžká úprava “.

 Chemický typ

kdy produkt je vázán na vlákenný substrát chemickou vazbou, takže dochází k chemické modifikaci vláken. Touto modifikací ale dochází ke zhoršení fyzikálně mechanických vlastností, klesá pevnost, stoupá křehkost, na druhé straně je však zhoršení omaku daleko nižší než u předchozí skupiny. Prostředky se aplikují z vodných roztoků. Představitelem této skupiny jsou organické sloučeniny fosforu, které využívají synergismus fosfor – dusík. Stálost úpravy je dána pevností mezi –OH skupinami celulózy a aplikovaným prostředkem. Tyto úpravy se rovněž označují jako

„ lehké „.

2.6.1.1 Zkoušení hořlavosti

Podle toho, v jaké oblasti je textilie použita, existují zcela odlišné podmínky při jejím zapálení a hoření. Např. vertikální uspořádání vzorku, které je vhodné u dekorační tkaniny, není vhodné pro podlahové krytiny. Proto se při zkušebních metodách umísťuje vzorek tak, aby byla jeho poloha v souladu s účelem použití textilie. Jsou známa 4 geometrická uspořádání vzorku v prostoru :

 vodorovné ( metoda H )

 svislé ( metoda V )

 šikmé

 obloukové

23 Horizontální metoda

Při umístění vzorků ve vodorovné poloze je šíření plamene nejpomalejší, repro- dukovatelnost výsledků je dobrá. Při této metodě nevzniká navíc komínový efekt jako u ostatních dále popisovaných metod, což je proudění ohřátého vzduchu zdola nahoru.

Za-pálení se většinou provádí na hraně. Princip zkoušky spočívá v tom, že se vzorek textilie upne do rámečku a v horizontální poloze se provede zapálení definovaným plamenem mikrohořáku po dobu 30 sec. Měří se doba hoření, dožeh a zuhelnatělá plocha.

Vertikální metoda

Při této metodě se vzorek upevněný ve vertikální poloze vystaví účinkům zapalujícího zdroje. Nejjednodušší zkouškou byl původně tzv. zápalkový test, který sloužil pro hrubou orientaci hořlavosti. V současnosti se tato metoda provádí tak, že volně zavěšený vzorek o rozměrech 15 x 2 cm se na spodním okraji zapálí definovaným plamenem po dobu 2 sec. a měří se doba zhasnutí plamene, resp. doba, za kterou plamen dosáhne horní hrany vzorku a dále zuhelnatělá plocha stejným způsobem jako u zápalkového testu.

Metoda se šikmým uložením vzorku

Zkouška se provádí např. na přístroji Pyrostop 2. Zkušební vzorek se v tomto případě vystaví působení přímého plamene a posuzuje se :

hořlavost a žhnutí při působení svislého plamene na vzorek textilie upevněný pod úhlem 45 ° od svislice

hořlavost a žhnutí při působení plamene pod úhlem 45 ° od svislice na vzorek upevněný v poloze svislé

Výsledek zkoušky je dán délkou zuhelnatění v mm, která je určena dotrhávací zkouškou. Pro tuto zkoušku se vzorek po provedeném stanovení nastřihne v polovině šíře do délky jedné třetiny zuhelnatělé plochy a do rohů vzniklých proužků se asi 5 mm od okrajů vpíchnou háčky. Háček s jedním proužkem se zavěsí na laboratorní stojan a na druhý háček se zavěsí závaží hmotnosti podle ČSN 80 0824. Působením závaží se poškozená část vzorku roztrhne. Délka zuhelnatění je pak dána rozdílem mezi hodnotou délky původního vzorku a hodnotou zjištěnou změřením vzdálenosti

24 od začátku neporušeného konce vzorku k místu jeho roztržení. Současně se sleduje, zda na zkoušeném vzorku probíhá žhnutí.

Oblouková metoda

Jde zde o zkoušení vzorku upnutého do půlobloukového držáku, který se na jednom konci vystaví plameni hořáku. Na stupnici se odečítá úhel, do kterého zkouška pro-hořela a doba hoření.

Metoda limitního kyslíkového čísla / LOI /

Metoda je založena na principu změny koncentrace kyslíku ve směsi kyslík - dusík, která proudí konstantní rychlostí okolo hořícího vzorku umístěného ve skleněném válci. Vzorek se shora zapálí hořákem a hledá se minimální koncentrace kyslíku ve směsi O₂ + N₂ které je třeba k tomu, aby vzorek hořel. Taková směs plynů pak určuje limitní kyslíkové číslo a je mírou hořlavosti daného materiálu. Materiály s LOI vyšším než 27 lze považovat za nehořlavé, naopak vysoce hořlavé materiály mají LOI 15 - 18. Meto-da je velmi přesná a reprodukovatelná. Limitní kyslíkové číslo tedy vyjadřuje nejnižší kon-centraci kyslíku ve směsi s dusíkem v procentech, která ještě stačí na to, aby materiál při podmínkách zkoušky hořel a vypočítá se ze vztahu. [24]

2.6.2 Chemické a fyzikální vlivy působící na hořlavost

Hořlavost textilních vláken a plošných útvarů z nich vyrobených je závislá na řadě faktorů, které jsou rozděleny do čtyřech skupin:

- Chemická a fyzikální konstituce vláken - Konstrukce plošných útvarů

- Nános textilních pomocných prostředků - Okolní podmínky hoření [25]

25 2.6.3 Limitní kyslíkové číslo

Limiting Oxygen Index (LOI), jedná se o hodnotu udávající minimální koncentraci kyslíku ve směsi dusíku a kyslíku, při které vzorek ještě hoří.

Výpočet LIO se provádí podle daného vzorce, výsledkem je pak hodnota v procentech.

O₂ objem kyslíku

N₂ objem dusíku

Čím vyšší hodnota vyjde, tím je větší odolnost materiálu proti zapálení a hoření. Za normálně hořlavé materiály se řadí materiály s LIO do 21%. Méně hořlavé jsou jsou polymery s aromatickými články a obsahující halogeny (aramidy, modakryl,…). Anorganická vlákna jsou téměř nehořlavá (azbestová, skleněná a keramická vlákna). K nehořlavým vláknům se také řadí materiály, které se v plameni taví,, ale po vyjmuti z plamene ihned zhasínají (PVC, oxidovnaný polyakril). [26]

Obrázek 5 Vyjádření LOI pro výše uvedené vlákna

0 20 40 60 80 100

PBO (polyfenylenbenzobioxazol) NOMEX Kevlar Kermel®

Polytetrafluorethylen ( PTFE ) Carbon X®

Viskózové vlákna Lenzing FR®

PI (polyimid) Arselon S®

PS (polyfenylénsulfid) CoolMax®

Protex M®

Ciba® Pyrovatex®

Uhlíkové vlákna

26

2.7 Rizika při požáru

Nebezpečné zóny pro hasiče

1. zónu vytváří požár a jeho okolí. Představuje potenciální nebezpečí, které lze charakterizovat například hustotou toku tepla [W/m²], teplotami spalin [°C], obsahem kyslíku a toxikantů ve spalinách. Tyto charakteristiky se liší dle různých požárů budov a zařízení, požárů lesů, skladů hořlavých kapalin, plynů a dalších faktorů.

2. zónou je ochranný oděv hasiče a další jeho výstroj, které mu poskytnou určitou dobu pro zásah nebo pro nezbytnou dobu potřebnou pro vlastní záchranu a únik do bezpečného prostoru v závislosti na velikosti ničivých účinků požáru.

3. zónu představuje tělo hasiče a jeho autoregulační systém udržující mimo jiné stálou teplotu těla 37 °C.

Nebezpečí při hašení požárů

K čemu dochází během hašení požárů: přímý kontakt s plamenem, působení extrémně vysokých teplot, působení intenzivního sálavého tepla, působení nebezpečných chemických látek, zasažení elektrickým proudem, působení UV světla nebo ozónu a další nebezpečí, rozříznutí nebo propíchnutí ostrými předměty, penetrací vody a vodní páry, nedostatku O2 nebo kontaminaci nebezpečnými chemickými látkami, cesta pro vedení tepla a snížením izolační schopnosti oděvu.

Nebezpečí od působení tepla a plamene

Z plamene hořícího leteckého petroleje s teplotu cca 980 °C, jsou jiné než od současně působícího radiačního a konvekčního tepla, které je typické pro zakouřené rozvíjející se požáry budov a zařízení, s teplotami v ovzduší cca 93 – 315°C.

Oblasti

BĚŽNÁ - podmínky, kde jeden nebo dva objekty hoří v místnosti. Ovzduší je jako v horkých slunných dnech. Oděv hasičů snadno zvládne toto tepelné zatížení.

STANDARDNÍ - při hašení vážnějších požárů, nebo které následují po „Flash- overu“ (náhlé celkové vzplanutí) místnosti. (teplota od 60 °C do 300 °C)

27 NOUZOVÁ - „Flash-over“ uvnitř místnosti nebo přímé působení plamenů.

(Jedná se o rychlý přechod do stavu, kdy všechny povrchy hořlavých materiálů uvnitř uzavřeného prostoru zachvátí oheň) [27]

2.7.1 Charakteristika fází hoření

Rozumíme tomu jako souhrn pochodů, které se vyskytují od počátků působení tepelné energie na vlákno až po zhasnutí plamene. Rozdělujeme je do tří etap:

 Reakce do zapálení

Dochází k uvolnění mezimolekulárních vazeb, ke změnám dochází nadmolekulární struktury u syntetických vláken. Tyto procesy probíhají mezi teplotou skelného přechodu a teplotou tání (Tg, Tt). Při zvyšování teploty dochází k depolymerizaci, k degradaci nadmolekulárního řetězce a při tom vznikají tuhé, kapalné a plynné složky. Rychlost tohoto děje, který se označuje jako pyrolýza, se zvyšuje se stoupající teplotou pyrolýzy a tím vzniká i více plynných zplodin.

 Zapálení

Při zapálení (endotermický pochod) je nutné rozlišovat mezi zapálením vnějším zápalným zdrojem a samozapálením (samovznícením) teplota samozapálení (bez vnějšího zápalného zdroje). Tento pochod je endotermický. Při této teplotě se zapalují hořlavé a plynné zplodiny pyrolýzy.

 Hoření

Jde o reakci látky s kyslíkem (exotermický pochod), která se odehrává z vývoje tepelné energie a světelného záření. Plamen, který vzniklá při zapálení, hoří po oddálení zápalného zdroje dále, jestliže výdej energie vzniklé spalováním plynných zplodin pyrolýzy je větší než energie potřebná k pyrolýze vlákenného materiálu. Podle průběhu spalování a druhu vláken vznikají kvalitativně a kvantitativně různé, zčásti toxické, plynné sloučeniny, jakož i tuhé produkty odbourávání a kouř. Po shoření formou otevřeného ohně - plamene - následuje spalování zuhelnatělých zbytků za současného doutnání.

Proces hoření je složitá soustava fyzikálně – chemických dějů a je podmíněn existencí tří základních složek – a to tepla, látky a kyslíku.

28 2.7.2 Retardace hoření

Na retardaci hoření polymerů existuje několik teorií:

1/ teorie vrstvy 2/ teorie ochlazování 3/ teorie plynová 4/ teorie chemická

Teorie vrstvy předpokládá vznik ochranného filmu na povrchu polymeru, který zabraňuje přístupu vzduchu k zóně hoření. Tuto ochrannou vrstvu jsou schopny tvořit anorganické sloučeniny, např. boritany.

Teorie ochlazování předpokládá odčerpávání energie ze zóny hoření uvolňová- ním a odpařováním vázané vody v retardéru hoření. Jedná se o vodu, která je např. pří- tomna v hydratovaných solích.

Teorie plynová vychází z toho, že některé retardéry hoření pro celulózová vlákna ve skutečnosti snižují T_p. Pyrolýza pak proběhne při nižší teplotě, takže se přednostně tvoří jednak uhlíkatý zbytek na úkor hořlavého levoglukosanu a jednak vznikají nehořla-vé plyny a páry / N2 , CO2 /, které zřeďují okolní atmosféru a snižují tak přístup vzduchu k zóně hoření a koncentraci hořlavých zplodin v zóně hoření.

Tímto mechanizmem působí většina anorganických solí a retardéry založené na organofosforečné bázi.

Teorie chemická byla nejdříve vypracována pro retardaci hoření celulózy a přepokládá ovlivnění teploty pyrolýzy Tp a tím i ovlivnění průběhu pyrolýzy ; v současné době je tato teorie akceptována i pro ostatní polymery. Např. zvýšením Tp se stává vlák-no termicky stabilnější a to je jedna z příčin, proč vlákna Nomex a Kevlar jsou relativně odolná vůči působení plamene. [27]

2.8 Kategorie OPP – ochranné pracovní prostředky

Ochranné nehořlavé termoprádlo představuje osobní ochranný prostředek (OPP), chrání tělo proti popálení, při různém nebezpečí. Před výběrem jakéhokoliv OPP, musí být provedeno základní vyhodnocení pro identifikaci a ohodnocení stupně rizika. Stanovením odpovídající kategorie (třídy) může být zajištěna nejvyšší ochrana.

Nehořlavé termo prádlo se tak řadí do druhé kategorie ochranných pracovních prostředků.

29 2.8.1 Kategorie II. Osobní ochranné pracovní prostředky střední

konstrukce u kterých se předpokládá vyšší ochrana.

Výrobek slouží jako doplněk oděvu pod zásahový oděv, který je součástí protipožární výstroje (sekundární ochrana). Jsou určené pro ochranu pracovníků proti náhodnému krátkodobému styku s malými zápalnými plameny v podmínkách bez významného tepelného rizika. Protože se jedná o sekundární ochranný prvek, poskytuje výrobek pouze částečnou ochranu těla. Aby ochranná funkce byla zabezpečena, jak to vyžadují příslušné normy, musí být výrobek použit jako součást ochranného ošacení.

Osobní ochranné pracovní prostředky této kategorie jsou označeny symbolem CE a doplňkovýmy piktogramy nebo informacemi udávající jejich specifické vlastnosti. V návodu k použití by měl být uveden název a adresa nebo identifikační číslo notifikovaného orgánu. [28]

30

3 Experimentální část

Cílem experimentální části je najít matriály s nejvhodnějšími parametry pro výrobu nehořlavého termoprádla. Uvádí se zde charakteristika pěti použitých pletených materiálů a jednoho třívrstvého sendvičového materiálů od různých výrobců (RUTEX, CleverTex, JIMIPLET, DEVA F-M. s.r.o.). Materiály budou podrobeny pěti různým zkouškám a měřením, které probíhaly v laboratořích KOD a KHT.

V experimentální část je zaměřena na hodnocení jak samostatných materiálu, tak ve formě sendviče skládajícího se ze tří vrstev materiálu pro výrobu nehořlavé zásahové bundy pro hasiče (vnějšího materiálu, membrány a podšívky) vystavených sálavému teplu, zjišťování snadnosti zapálení svisle umístěných zkušebních vzorků, fyziologických vlastností (tepelná odolnost, odolnost vůči vodním parám), zkoušení managmentu vlhkosti u textilie.

3.1 Charakteristika použitých materiálu

Experimentální část byla rozdělena do dvou částí. V první část se týká nehořlavých vlastností materiálů a druhá část je zaměřena na fyziologické vlastnosti.

V experimentální části bylo použito 5 různých nehořlavých pletenin (viz. tab.

1), které se lišily jak materiálovým složením, strukturními parametry pleteniny a plošnou hmotností. Materiály byly dodány od tří renomovaných firem, které se zabývají výrobou nebo následným zpracováním těchto pletenin. Pro zkoušku sálavým teplem firma DEVA F-M. s.r.o. poskytla materiál, který slouží pro výrobu třívrstvé zásahové bundy pro hasiče.

31 Tabulka 1 Parametry testovaných materiálů

Firma: Materiálové

složení: Konstrukce: Barva: Mp[g/m2]:

RUTEX

100% POP micro s antibakteriální

úpravou

Interlock Tmavě

modrá 140

CleverTex – Artur

60% viskóza FR / 30%

polyoxadiazol (aramid) / 10%

bavlna

plyš s

kanálkem Tmavě

modrá 170

CleverTex – Prokop

60% Modakryl

/ 40% bavlna žebro 1/1 Tmavě

modrá 160

CleverTex – Kvido

50% aramid / 50% viskóza

FR

Interlock Tmavě

modrá 248

JIMIPLET

60% modacryl / 38% bavlan / 2% antistaické

vlákno

žebro Světle

šedá 220

DEVA F-M.

s.r.o.

NOMEX®

Diamond Ultra plátnová Tmavě

modrá 210

DEVA F-M.

s.r.o.

GORE-TEX®

Fireblocker N

Netkaná

textilie bílá 140

DEVA F-M.

s.r.o.

NOMEX®

Comfort Grid mřížka Tmavě

modrá 200

3.2 Popis provedených zkoušek

Všechny uvedené materiály byly podrobeny pěti odlišným zkouškám, které probíhaly v laboratořích KOD a KHT.

Experimentální část byla zaměřena na hodnocení jak samostatných materiálu, tak ve formě sendviče, skládajícího se ze tří vrstev pro výrobu hasičské nehořlavé zásahové bundy (vnějšího materiálu, membrány a podšívky).

První část experimentu se zaměřuje na nehořlavost pletených textilií, kde se hodnotí materiály vystavenému sálavému teplu, podle normy ČSN EN ISO 6942, který se měří na přístroji X637B, dále bylo provedeno zjišťování snadnosti zapálení svisle umístěných zkušebních vzorků, podle normy ČSN EN ISO 6940 na přístroji Auto Flam M233B a následně bylo provedeno vyhodnocení pomocí obrazové analýzy v systému NIS-Elements AR pro vypočítání vybraných geometrických charakteristik ohořelých materiálů.

Druhá část experimentu se věnuje zjišťováni fyziologických vlastností (odolnost vůči vodním parám a tepelný odpor) podle normy ČSN EN 31092 měřeno