Давайте рассмотрим довольно непривычный вопрос: почему овечью шерсть не применяют при изготовлении огнестойких материалов? Было ли так всегда? Имеет ли натуральное волокно потенциальные возможности в этом направлении и есть ли примеры тому у мировых производителей? Факты могут звучать удивительно, но тем интереснее!
Почему шерсть не горит: азот, влага и обугливание
Природа давным-давно снабдила человека разумного источником натурального огнестойкого материала – овечьей шерстью.
Высокое содержание азота (около 16 процентов) в шерсти и высокий уровень влагоотдачи (стандартный уровень – около 13–16 процентов) являются ключевыми факторами её естественной огнестойкости.
При контакте с источником огня шерсть не горит так быстро, как хлопок или вискоза. Во-первых, высокая температура воспламенения (около +570…+600 °C) затрудняет её воспламенение. Во-вторых, при сгорании белковое волокно набухает и образует нестабильный пористый углеродный слой, который изолирует кислород, тем самым препятствуя распространению пламени.
В то же время водяной пар, выделяющийся при горении, также способствует разбавлению горючих газов и охлаждению материала. Важной особенностью является то, что после устранения источника возгорания шерсть самостоятельно гаснет, не плавится и не стекает, предотвращая вторичные ожоги кожи.
Бесспорным преимуществом овечьей шерсти является факт, что она экологична и поддаётся биологическому разложению. Это естественный возобновляемый источник, который пополняется культивированием поголовья овечьего стада.
Шерсть обеспечивает превосходный комфорт, способна регулировать микроклимат – согревать зимой и охлаждать летом. Кроме того, шерсть по своей природе обладает антистатическими свойствами и не притягивает пыль.
Вдобавок мериносовая шерсть обладает более высоким UPF (фактором защиты от ультрафиолета), чем все известные синтетические материалы ультрафиолетового спектра, – и это ценное свойство в жарком климате!
Как шерсть потеряла место в спецодежде: от 1970-х к арамидам
Историческая справка. Ещё в 70–80-е годы XX столетия смесовые ткани с шерстью в составе использовались в качестве технических огнезащитных материалов и промежуточного слоя (белья).
Шерсть уступила свои позиции под натиском ожиданий от возможностей и потенциала синтетических волокон. «Эффективные менеджеры» той поры почти без труда продавили применение новых перспективных материалов (первых поколений арамидов, первых поколений антипиреновых пропиток для более дешёвого хлопка), не оставив шерсти шансов.
Сыграли свою роль и очевидные недостатки: по сравнению с высококачественными синтетическими волокнами, шерсть обладает меньшей прочностью и стойкостью к истиранию. Мало того, что во влажной среде она подвержена воздействию микробов…
…так ещё и неправильная стирка может привести к сильной усадке.
Относительно высокая цена шерсти также ограничивает её широкое применение в некоторых областях, где она чувствительна к затратам.
Но тем не менее!
FR-blended wool: шерсть плюс огнестойкие волокна
Время не стоит на месте, новые исследователи всё чаще вспоминают о «забытом» сырье.
Сегодня это можно даже считать узкоспециализированным трендом – несколько серьёзных игроков на мировом рынке обращаются к созданию огнестойких материалов для специальных применений FR-blended wool.
FR-blended wool – это смесовая ткань, в которой сочетаются натуральная шерсть и огнестойкие волокна, причём составляющих часто больше двух, так создаётся текстильный компонент под конкретный диапазон задач. Аббревиатура FR происходит от английского Flame Resistant («огнестойкий»).
FR-blended wool – пример умного инженерного подхода: взять лучшее от природы (шерсть) и дополнить технологиями (специальными волокнами), чтобы получить материал, который одновременно и защищает, и позволяет рабочему или пожарному чувствовать себя комфортно в тяжёлых условиях.
В такой смесовой ткани шерсть сохраняет свои природные преимущества: мягкость, хорошие теплоизоляционные и влаговпитывающие свойства. Огнестойкость же обеспечивается за счёт добавления специальных волокон, например модакрила, арамида или специально модифицированной вискозы со встроенной защитой от горения. Это значит, что такие волокна не поддерживают пламя и гаснут сразу после удаления источника огня.
Кто это делает, как это делают, где?
Австралия: одеяла из шерсти и арамида для лесных пожаров
В Австралии традиционно развито овцеводство. Шерсть в огромных количествах закупается многими перерабатывающими компаниями со всех материков. Шерсти достаточно, она хорошо изучена, и здесь задумались использовать её для защиты пожарных.
Потребность обострилась в связи с недавно пережитыми австралийцами природными пожарами 2019–2020 годов, наиболее устрашающими по последствиям за всю историю наблюдений. Сгорело 18 млн гектаров лесов, 2500 строений, в огне погибли 34 человека, не успевшие эвакуироваться. Оценки погибших животных разнятся от 400 млн до 1,25 млрд особей!..
Австралийская компания Creswick Woollen Mills вместе с пожарными службами объединила усилия для создания надёжных, практичных и экономичных защитных одеял (у нас подобное называют кошмой) для пожарных.
Создан материал, объединяющий сильные стороны обоих компонентов: термостойкость и прочность арамида и естественные изоляционные свойства шерсти.
Технологи не просто смешали волокна в произвольных пропорциях, а провели серию исследований и тестов, чтобы найти оптимальный баланс. В результате появились конкретные рецептуры для так называемых Personal Protection Blankets (одеял личной защиты) – их используют пожарные при работе в условиях лесных пожаров (bushfire), чтобы защититься от лучистого тепла и атаки искр.
Арамидные волокна (синтетические) сами по себе отлично сопротивляются огню и высоким температурам, они прочные. Но у них есть нюанс: иногда они могут быть менее комфортными при длительном ношении. Шерсть, напротив, натуральный материал с хорошими теплоизоляционными свойствами. Идея в том, чтобы «подружить» их: арамид даст огнезащиту и механическую прочность, а шерсть – дополнительный комфорт и изоляцию.
Были разработаны две базовые рецептуры:
- DC10: 75 процентов шерсти и 25 процентов арамида. Этот вариант позиционировался как более комфортный, его использовали, например, волонтёры CFA;
- R2: 85 процентов шерсти и 15 процентов арамида. Его взяли на вооружение RFS, Fire and Rescue NSW и Queensland Fire & Rescue Service.
Специалисты подвергали образцы серьёзным испытаниям: проверяли, загорается ли ткань при воздействии пламени; контролировали, плавится ли она или начинает обугливаться; оценивали, не появляется ли после огня дыра и не деформируется ли полотно; фиксировали усадку (например, при нагреве до 180 °C усадка не должна превышать 5 процентов); проверяли прочность после воздействия огня.
В итоге такие смесовые одеяла превзошли австралийский стандарт AS4824 для пожаротушения в дикой местности, и австралийские пожарные службы официально признали их эффективность.
Важно помнить: даже такая смесь – это решение для конкретных сценариев (в первую очередь для защиты от лучистого тепла при эвакуации или временном укрытии), а не замена полноценной боевой одежде пожарного для длительной работы в самом очаге.
Пожары миновали, но одеяла до сих пор активно покупаются частными домохозяйствами – продукт понятный, чётко соответствует задачам гражданской обороны.
Hainsworth ECO-DRY: дышащая ткань для австралийских пожарных
Ещё один из ярких примеров – ткань ECO-DRY от британской компании Hainsworth Protective Fabrics.
Разработка началась в 2013 году в ответ на обновление австралийских стандартов безопасности. Австралийские пожарные, которые тушат ландшафтные пожары, сталкиваются с экстремальным теплом, долгой физической нагрузкой и удалёнными локациями. Так, австралийские штаты Виктория и Южная Австралия – это огромные территории. Для сравнения: Виктория сопоставима с площадью Великобритании или Румынии, а Южная Австралия – с Египтом. Эти регионы Австралии отличаются разнообразным климатом: от очень жаркого и засушливого внутреннего на севере до более прохладных средиземноморских температур на прибрежном юге.
Пожарным, работающим в таких условиях, возможно, придётся проделать долгий путь к источнику возгорания и весь день носить СИЗ при выполнении своих обязанностей. Именно поэтому пожарные в этой части страны нуждаются в спецодежде, которая может выдерживать различные суровые погодные условия (от штормов до лесных пожаров) и оставаться при этом воздухопроницаемой и удобной для ношения в течение длительного периода физической активности.
Традиционная защитная одежда в таких условиях часто оказывается тяжёлой, плохо «дышит», из-за чего растёт риск теплового удара.
Задача ECO-DRY – сочетать серьёзную термозащиту с повышенным комфортом и лучшей управляемостью влаги, чтобы пожарный дольше оставался в тонусе.
В состав материала включена австралийская мериносовая шерсть, арамид (в том числе мета-арамид) и – в вариациях – дополнительное волокно австрийской марки Lenzing FR (оно тоже изначально огнестойкое, из модифицированной целлюлозы). В некоторых версиях (например, ECO-DRY Shield) соотношение примерно такое: 72 процента арамидных волокон и 28 процентов шерсти / Lenzing FR. Шерсть мериноса, используемая в ткани, поступает от надёжных поставщиков из Австралии и Новой Зеландии.
История компании по поставке шерсти восходит к 1800-м годам, а материнская компания AW Hainsworth была основана в 1783 году.
Волокна Lenzing FR соответствуют определению «изначально огнестойких и устойчивых волокон», которое утвердила Европейская ассоциация искусственных волокон (CIRFS).
Шерсть – натуральный возобновляемый материал, поэтому конечный продукт экологичнее, что и отражается в названии ткани ECO-DRY.
Тесты показали: ECO-DRY оказалась на 17 процентов более дышащей (лучше отводит пар), чем ткань из 100-процентного мета-арамида. Это критически важно: лучшая воздухопроницаемость помогает эффективнее отводить тепло, снижая риск перегрева.
Ткань устойчива к истиранию, разрывам и пилингу.
Сегодня ткани Hainsworth получили широкую популярность и используются пожарными командами в Виктории и Южной Австралии. В костюмах из ткани Hainsworth работает армия огнеборцев, примерно 18 300 штатных профессиональных пожарных и добровольцев, способных в любой момент приступить к тушению масштабных пожаров и к ликвидации происшествий как в крупных городах, так и в бушкрафте и отдалённой сельской местности (общая площадь охвата – 1,2 млн квадратных километров).
Стивен Баучер, специалист по оснащению пожарной службы Южной Австралии (CFS), объясняет, что воздухопроницаемость имеет для него решающее значение при выборе СИЗ: «Это главный приоритет СИЗ для тушения природных пожаров. Костюмы разработаны таким образом, чтобы обеспечить владельцу некоторую защиту от метаболического перегрева; это то тепло, которое вырабатывается вашим телом в результате физической активности. Если пожарный носит одежду, не предназначенную специально для работы в условиях повышенной активности, у него может развиться тепловое истощение, что ставит под угрозу его жизнь и жизнь других людей».
Ткань соответствует международным нормам:
- европейскому стандарту EN 469:2020 («Защитная одежда для пожарных – требования к эксплуатационным характеристикам одежды для спасательных работ и тушения пожаров» – для структурного, «городского» пожаротушения);
- AS/NZS 4967 (австралийский аналог EN469);\
- AS/NZS 4824.
Стандарты EN 469 и AS/NZS 4824: что они требуют от костюма
Важно: в Австралии действует национальный стандарт AS/NZS 4824 (актуальная версия 2021 года), совместный австралазийский стандарт (Австралия и Новая Зеландия), который задаёт минимальные требования к защитной одежде для пожарных, работающих в условиях ландшафтных (лесных) пожаров.
Одежда, сертифицированная по AS/NZS 4824, не предназначена для ситуации, когда пожарный оказывается полностью охвачен огнём (fire entrapment). Её задача – защитить в условиях длительного воздействия лучистого и конвективного тепла, искр, тлеющих частиц, но в контексте работы на открытой местности.
Почему это важно? Ландшафтные пожары – это не только пламя. Пожарные часами работают в жаркую погоду, испытывая сильный метаболический нагрев. Поэтому стандарт делает акцент не только на защите, но и на том, чтобы одежда была достаточно лёгкой, гибкой и дышащей. Иначе риск теплового удара только возрастёт.
AS/NZS 4824 допускает использование смесовых составов тканей для костюмов защиты пожарных. Ключевым требованием остаётся одно: она в целом должна проходить лабораторные испытания и демонстрировать пороговые показатели производительности и защиты, прописанные в документе. Стандарт не предписывает жёстко, в каких пропорциях должны смешиваться волокна. Главное – итоговые защитные свойства комплекта.
Santanderina Techs FireWool: шерсть в составе из пяти волокон
Перед лицом глобальных опасностей – а именно так можно расценивать природные пожары, произошедшие в Австралии, – в технологическое соревнование включилась и испанская компания Santanderina.
Textil Santanderina – это действительно интересная компания: в ней удачно сплелись долгая история, технический фокус и серьёзная ставка на экологичность. Компанию в 1923 году основали предприниматели, вернувшиеся из эмиграции в Америку. В конце 1960-х годов владение перешло к группе каталонских текстильных предпринимателей – они провели модернизацию и заложили основу для дальнейшего роста. Со временем у компании появились и другие производственные площадки, в том числе в Северном Марокко.
Santanderina делает особый акцент на технические ткани – для защитной, рабочей, тактической одежды (для пожарных, военных, сотрудников полиции).
Ключевое направление – линейка Techs (Advanced Fabrics by Santanderina).
Компания закрывает полный цикл: от производства нитей до пошива. Ежегодно выпускается около 23,1 млн метров ткани, причём примерно 70 процентов продукции идёт на экспорт.
Одна из ключевых ценностей Santanderina – ответственность перед окружающей средой. Компания участвует в глобальных инициативах: например, является участником инициативы ООН Global Compact. Разработан план «зелёного перехода» (Green Transition Plan), который включает повышение энергоэффективности, сокращение использования химикатов, оптимизацию водопотребления, повторную переработку, обращение к возобновляемым источникам сырья.
Ткань Techs FireWool 15041, изначально разработанная для использования пожарными Австралии при работе в условиях природных пожаров, имеет существенную долю содержания шерстяных волокон в составе, однако состав более сложен по компонентам.
Состав: арамид – 45 процентов, Lenzing FR – 35 процентов, шерсть – 10 процентов, полиамид – 9 процентов, антистатическое волокно – 1 процент.
Применение шерсти – принципиальное решение. Это натуральное волокно, которое само по себе является огнестойким, а также биоразлагаемым, возобновляемым и дышащим естественным образом. Разработчики позиционируют эту ткань как оптимальное решение для пошива одежды ландшафтных пожарных. Она балансирует между уровнем защиты и комфортом, что особенно ценно при длительных операциях в полевых условиях.
Techs FireWool 15041 сертифицирована по ряду стандартов, актуальных для защитной одежды.
За несколько лет ткань получила широкое признание во многих регионах мира.
TianjunFR: модакрил-шерстяной трикотаж для промежуточного слоя
Повествование было бы неполным без освещения специализированного направления в спецодежде – трикотажных огнестойких материалов для промежуточного (среднего) слоя, термобелья, свитеров, кофт и т. п.
Например, китайская компания TianjunFR (китайский производитель огнестойких тканей, пряжи и трикотажных полотен), специализирующаяся на производстве современного высокотехнологичного трикотажа для спецодежды, предлагает модакрил-шерстяное огнезащитное полотно.
Состав равный: 50 процентов модакрила, 50 процентов шерсти.
Смесовая трикотажная ткань из модакрила и шерсти «в шашечку» – инновационный текстиль с высокими эксплуатационными характеристиками: в нём огнестойкие волокна модакрила сочетаются с натуральной шерстью. Вместе с рельефом контактной поверхности материал обладает присущим шерсти теплом, способностью отводить влагу и роскошной тактильностью с исключительной огнестойкостью модакрила. Сохраняя превосходную мягкость и комфорт, ткань соответствует строгим стандартам огнестойкости: она эффективно препятствует распространению пламени, минимизирует образование горящих капель и существенно снижает выделение токсичного дыма. Особенно хорошо она подходит для защитной спецодежды, специальной формы для военных и полиции.
Потенциально перспективные варианты применения:
- спецодежда FR для Арктики: работы в нефтегазовой отрасли в условиях экстремально низких температур;
- снаряжение для экстремальных холодов (ECW) в военных целях: экипировка для службы в суровом климате;
- теплоизоляционные слои подкладки для костюмов пожарных: внутренний слой, обеспечивающий защиту от тепла и комфорт при носке;
- альпийская промышленная спецодежда: экипировка для высотных и горных работ в сложных погодных условиях.
Шерсть не работает в одиночку: зачем её смешивают с FR-волокнами
Чистая шерсть сама по себе не является огнестойкой в том смысле, который нужен для спецодежды: при сильном воздействии она может тлеть. Поэтому её комбинируют с волокнами, у которых огнестойкость заложена на уровне структуры (inherent FR). Так получается решение, где работник и защищён, и чувствует себя комфортнее, чем в полностью синтетической или чисто технической ткани.
Важно помнить: возможности текстильного производства позволяют создавать высокотехнологичные решения для конкретных сценариев, условий работы, для сочетания воздействующих факторов, которые подтверждаются испытаниями и предлагаются к применению с подробными инструкциями.
(Пока оценок нет)
Загрузка...
