CC BY
11
УДК 614.841
ОЦЕНКА ВОСПЛАМЕНЯЕМОСТИ СОВРЕМЕННЫХ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
ДЕКОРАТИВНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
О. Е. СТОРОНКИНА, Т. А. МОЧАЛОВА
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, Российская Федерация, г. Иваново Е-mail: oleg1968@mail.ru, mihailmochalov@mail.ru
Значительную часть горючей нагрузки в жилых помещениях составляют текстильные материалы и изделия из них. Практически все текстильные материалы горючие, однако, процесс их горения зависит от волокнистого состава, поверхностной и объемной плотности материала, от наличия специальных обработок, которые будут влиять на параметры и опасные факторы пожара. Согласно статистическим данным, весьма частой причиной пожаров в жилых помещениях является неосторожность при курении, обусловленная контактом тлеющих табачных изделий (далее ТТИ) с элементами мягкой мебели, а число погибших при этом составляет около 25 % от общего числа погибших людей при пожарах в жилых помещениях1. Поэтому получение данных о пожарной опасности декоративных тканей имеет важное практическое значение не только в целях оценки пожарной опасности, но и для прогнозирования и исследования развития пожара.
В данной статье представлены экспериментальные данные комплексного подхода к оценке воспламеняемости современных текстильных материалов декоративного назначения с применением различных методов испытаний.
Ключевые слова: текстильные материалы, тлеющие табачные изделия, температура самовоспламенения, термогравиметрический анализ, пожарно-техническая экспертиза.
ASSESSMENT OF THE IGNITABILITY OF MODERN TEXTILE MATERIALS
FOR DECORATIVE PURPOSE
O. E. STORONKINA, T. A. MOCHALOVA
Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education
«Ivanovo Fire Rescue Academy of State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters»,
Russian Federation, Ivanovo Е-mail: oleg1968@mail.ru, mihailmochalov@mail.ru
A significant part of the combustible load in residential premises is textile materials and products made from them. Almost all textile materials are combustible, however, the process of their combustion depends on the fibrous composition, surface and bulk density of the material, on the presence of special treatments that will affect the parameters and hazards of a fire. According to statistics, a very common cause of fires in residential premises is carelessness when smoking, due to the contact of smoldering tobacco products (further TTI) with elements of upholstered furniture, and the death toll in this case is about 25 % of the total number of deaths in fires in residential premises. Therefore, obtaining data on the fire hazard of decorative fabrics is of great practical importance not only for assessing fire hazard, but also for predicting and studying the development of a fire.
This article presents the experimental data of an integrated approach to assessing the flammability of modern decorative textile materials using various test methods.
Key words: textile materials, smoldering tobacco products, self-ignition temperature, thermogravi-metric analysis, fire-technical expertise.
© Сторонкина О. Е., Мочалова Т. А., 2022
1 Пожары и пожарная безопасность в 2021 году: Статистический сборник. Балашиха: ФГБУ ВНИИПО МЧС России, 2022. 114 с.
Для оформления современного интерьера помещений используются различные текстильные материалы и изделия из них, в основном, произведенные из синтетических волокон. Опасность использования в интерьерах тканей из синтетических волокон связана с высокой горючестью и с особенностями горения данных волокон. Наличие в помещениях горючей нагрузки из синтетических тканей, использующихся для декора интерьера, является серьезным источником опасности во время пожаров, поскольку многие синтетические ткани легко воспламеняются, способствуют распространению пламени и при горении выделяют значительное количество дыма и токсичных газов.
Распространенной причиной пожаров в жилых помещениях является неосторожное обращение с огнем, в частности, неосторожность при курении. Горящая или тлеющая сигарета, оставленная в постели или на обитой тканью мебели, нагревает материалы, с которыми контактирует, что может привести к началу их тления, с последующим переходом к возгоранию и, таким образом, стать источником пожара. ТТИ относятся к маломощным источникам зажигания, пожарная опасность которых определяется температурой и временем тления. Температура тления табачных изделий и их тлеющая способность зависят от тепло-физических свойств табака и бумаги, из которых они изготавливаются, а также от интенсивности диффузии окислителя к зоне тления. Приток воздуха в зону тления приводит к повышению температуры тления, в том числе и в месте соприкосновения источника с горючим материалом. Зажигающая способность ТТИ зависит от его ориентации на материале. При нахождении источника зажигания внутри материала, на единицу площади поверхности материала будет воздействовать большее количество тепла, чем при нахождении его на поверхности, так как в первом случае все тепло расходуется на нагревание материала и его возгорание [1].
Для определения характера поведения текстильных материалов при взаимодействии с открытым пламенем и объектами, имеющими повышенную температуру, необходимо знать их показатели пожарной опасности, к которым относятся - группа горючести, воспламеняемость, скорость распространения горения и др.
Данная работа является продолжением ранее начатого исследования [2], в котором нами использован комплексный подход к оценке воспламеняемости современных текстильных материалов декоративного назначения для систематизации данных по их пожарной опасности с целью предупреждения пожаров и прогнозирования развития пожара на объектах,
горючая нагрузка на которых обусловлена текстильными материалами и изделиями из них.
В качестве объектов исследования были выбраны образцы текстильных материалов (производства Китайской Народной Республики) состоящие из синтетических волокон, широко используемые при изготовлении мягкой мебели.
Испытания на воспламеняемость проводили в соответствии с ГОСТ Р 53294-2009, устанавливающим методы определения воспламеняемости от малокалорийных источников зажигания изделий (постельных принадлежностей, элементов мягкой мебели, штор и занавесей)2.
При проведении испытания с ТТИ, образец ткани «Энигма», состоящий из 100% полиэстера, отмечено, что тление материала к моменту окончания тления табачного изделия полностью прекращалось. При осмотре образца, после удаления сгоревшего ТТИ выявлено, что ткань расплавилась и затвердела (рис. 1), это характерно для полиэстеровых волокон. Прогар ткани в длину составил 52 мм, что соответствует длине ТТИ до фильтра. Обивка верхней части («спинки») импровизированного дивана так же расплавилась и затвердела, ткань закоптилась вверх. Поролоновая подложка прогорела на такую же длину и ширину, глубина прогара составила 2 мм.
При проведении испытания с ТТИ образец ткани «Флок-софт», состоящий из 65 % полиэстера, 35 % хлопка, также наблюдалось полное прекращение тления материала к моменту окончания тления табачного изделия (рис. 2). При осмотре образца после удаления ТТИ выявлено, что ткань под ним расплавилась, расплав затвердел и стал стекловидным, это характерно для тканей, содержащих полиэстер в составе. Прогар в длину составил 50 мм. Обивка верхней части («спинки») импровизированного дивана так же расплавилась и затвердела, ткань закоптилась вверх, поролоновая подложка прогорела на такую же длину и ширину, глубина прогара составила 2 мм.
Образец ткани «Форест», состоящий из 65 % полиэстера, 18 % акрила, 17 % нейлона, в испытании с ТТИ не поддерживал тления или горения к моменту окончания тления табачного изделия (рис. 3). При осмотре образца после удаления ТТИ выявлено, что ткань стала рыхлой и обуглилась, это характерно для материала, который содержит в составе акрил. Прогар в
2 ГОСТ Р 53294-2009 «Материалы текстильные. Постельные принадлежности. Мягкие элементы мебели. Шторы. Занавеси. Методы испытаний на воспламеняемость».
длину составил 55 мм. Обивка верхней части («спинки») импровизированного дивана так же расплавилась и затвердела, на ткани видны следы закопчения, направленные вверх. Поролоновая подложка прогорела на такую же длину и ширину, глубина прогара составила 2 мм.
Рис. 1. Образец ткани «Энигма» после удаления ТТИ
Рис. 2. Образец ткани «Флок-софт» после удаления ТТИ
Рис. 3. Образец ткани «Форест» после удаления ТТИ
По результатам проведенных испытаний выявлено, что образцы тканей «Энигма», «Флок-софт» и «Форест» не поддерживали самостоятельного горения, образцы не обуглились на расстоянии более 100 мм в любом из направлений от места воздействия тлеющего
табачного изделия, горение или тление не распространилось за время испытаний до верхней или нижней границы испытательного стенда или на всю толщину материалов, поэтому данные текстильные материалы нельзя отнести к легковоспламеняемым по ГОСТ 53294-2009 п. 5.5.
Проведенные исследования показали, что при испытании на воспламенение исследуемых образцов низкокалорийным источником зажигания (ТТИ, тяга при этом отсутствовала), температура которого по данным [3, 4] составляет 320-520°С, все образцы не поддерживали самостоятельного горения.
Полученные экспериментальные данные согласуются с результатами испытаний, проведенных согласно методике [5]. Сущность метода заключалась в определении температуры, при которой возможно воспламенение образца при контакте продуктов термического разложения от источника зажигания [5]. Метод реализуется в диапазоне температур от 25 до 600°С (табл. 1).
Температура самовоспламенения исследуемых тканей составила 525-535°С, что превышает температурные условия опыта с ТТИ. Этим, по-видимому, объясняется отсутствие воспламенения тлеющим табачным изделием исследованных образцов текстильных материалов декоративного назначения.
Для комплексной оценки пожарной опасности текстильных материалов и получения данных, характеризующих изменение их пожароопасных свойств в процессе нагрева, следует также проводить термические исследования материалов. Одним из видов термических исследований является термогравиметрический анализ (ТГА) [6]. В опубликованной ранее нами работе [2], приведены результаты испытаний образцов тканей с помощью термического анализатора SETSYS Evolution (Setaram Instrumentation, France), дающие представление о характере поведения исследуемых тканей при нагревании, в зависимости от их состава. Как видно из табл. 2, экспериментальные данные полученные с помощью термогравиметрического метода исследования согласуются с данными испытаний на воспламеняемость.
Наличие пиков разложения для ткани «Энигма при температуре 438,3°С; для ткани «Флок-софт» - 438°С, а для ткани «Форест» -430°С и 438°С, свидетельствует о протекании термоокислительной деструкции с образованием газообразных продуктов. В условиях пожара в данном температурном интервале можно предполагать возникновение пламенного горения исследуемых материалов [6].
Таблица 1. Значения температур самовоспламенения и времени воспламенения
образцов текстильных тканей
Описание образца Результаты эксперимента
Ткань «Энигма», состав: 100% полиэстер; поверхностная плотность - 310 г/м2 toe = 525°С
Ткань «Форест», состав: нейлон - 17%, полиэстер - 65%, акрил - 18%; поверхностная плотность - 340 г/м2 t0B = 530°С
Ткань «Флок-софт», состав: полиэстер - 65%; хлопок - 35%; поверхностная плотность - 300 г/м2 tge = 535 С
Таблица 2. Показатели пожарной опасности и термогравиметрические параметры исследуемых
образцов текстильных тканей [2]
Наименование Температура, °С
начала термического разложения по кривой TG Самовоспламенения потери 50% массы
Ткань «Энигма» 412 525 438,3
Ткань «Форест» 408 530 430,438
Ткань «Флок-софт» 413 535 438
Полученные экспериментальные данные о пожарной опасности исследованных образцов обивочной мебельной ткани являются важными оценочными характеристиками, позволяющими сделать выводы об их способности к воспламенению и распространению горе-
Список литературы
1. Пожарно-техническая экспертиза: Учебник / М. А. Галишев, С. В. Шарапов, А. В. Попов [и др.]. СПб.: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2013. 151 с.
2. Сторонкина О. Е., Мочалова Т. А. Оценка пожароопасных показателей интерь-ерных тканей // Современные проблемы гражданской защиты. 2021. № 2(39). С. 96-101. EDN CZERFR.
3. Таубкин И. С., Рудакова Т. А., Сухов А. В. К вопросу о пожарной опасности сигарет и папирос // Теория и практика судебной экспертизы. Научно-практический журнал. РФЦСЭ. М.: 2009, № 1 (13). С. 55-60.
4. Саклантий А. Р., Таубкин И. С. Температура тления табачных изделий. Метод ее измерения с помощью микротермопар для решения вопроса о причине пожара // Теория и практика судебной экспертизы. Научно-практический журнал. РФЦСЭ. М.: 2016, № 1(41). С. 112-117.
5. Методика определения условий теплового самовозгорания веществ и материалов / Ю. Р. Шебеко [и др.]. М.: ВНИИПО, 2004. 67 с.
ния при воздействии различных источников тепла, так как определение причин возникновения горения является важным аспектом в деятельности следственных органов и судебно-экспертных учреждений при расследовании пожаров.
6. Применение термического анализа при исследовании и экспертизе пожаров: Методическое пособие / Е. Д. Андреева [и др.]. М.: ВНИИПО, 2012. 60 с.
References
1. Pozharno-tekhnicheskaya ekspertiza: Uchebnik [Fire and technical expertise: Textbook] / M. A. Galishev, S. V. Sharapov, A. V. Popov [et al.]. SPb.: Sankt-Peterburgskiy universitet GPS MCHS Rossii, 2013, 151 p.
2. Storonkina O. E., Mochalova T. A. Otsenka pozharoopasnykh pokazateley in-ter'yernykh tkaney [Assessment of fire hazard indicators of interior fabrics]. Sovremennyye prob-lemy grazhdanskoy zashchity, 2021, vol. 2(39), pp. 96-101. EDN CZERFR.
3. Taubkin I. S., Rudakova T. A., Su-khov A. V. K voprosu o pozharnoy opasnosti siga-ret i papiros [To the question of the fire hazard of cigarettes and cigarettes] Teoriya i praktika sudebnoy ekspertizy. Nauchno-prakticheskiy zhurnal. RFTSSE. M.: 2009, № 1 (13). pp. 55-60.
4. Saklantiy A.R., Taubkin I.S. Temperatura tleniya tabachnykh izdeliy. Metod yeye izme-reniya s pomoshch'yu mikrotermopar dlya resh-eniya voprosa o prichine pozhara [Smoldering
temperature of tobacco products. The method of its measurement using microthermocouples to resolve the issue of the cause of the fire] Teoriya i praktika sudebnoy ekspertizy. Nauchno-prakticheskiy zhurnal. RFTSSE. M.: 2016, № 1 (41). pp. 112-117.
5. Metodika opredeleniy usloviy teplovogo samovozgoraniy veshestv i materialov [Method for determining the conditions of thermal
spontaneous combustion of substances and materials] Shebeko U.R. [et al.]. Moscow: VNIIPO, 2004. 67 p.
6. Primenenie termicheskogo analiza pri issledovanii i ekspertize pogarov: Metodichyeskoe posobie [The use of thermal analysis in the study and examination of fires: Methodological guide]. Andreeva E.D [et al.]. Moscow: VNIIPO, 2012. 60 p.
Сторонкина Ольга Евгеньевна
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
Российская Федерация, г. Иваново
кандидат химических наук, доцент кафедры
E-mail: oleg1968@mail.ru
Storonkina Ol'ga Evgen'evna
Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education «Ivanovo Fire Rescue Academy of
State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination
of Consequences of Natural Disasters»,
Russian Federation, Ivanovo
candidate of chemical sciences, associate professor
E-mail: oleg1968@mail.ru
Мочалова Татьяна Александровна
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, Российская Федерация, г. Иваново
кандидат биологических наук, заместитель начальника кафедры E-mail: mihailmochalov@mail.ru Mochalova Tatjana Aleksandrovna
Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education «Ivanovo Fire Rescue Academy of State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters», Russian Federation, Ivanovo
candidate of biological sciences, deputy head of department E-mail: mihailmochalov@mail.ru
