Selected Aspects of Transformation of Textile Elements of Firemen's Personal Protection Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Robert Wolanskia)*, Anna Rabajczykb)

a) The Fire Service College of the State Fire Service in Cracow / Szkola Aspirantow Panstwowej Strazy Pozarnej w Krakowie

b) Scientific and Research Centre for Fire Protection - National Research Institute / Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpozarowej - Panstwowy Instytut Badawczy

* Corresponding author / Autor korespondencyjny: arabajczyk@cnbop.pl

Selected Aspects of Transformation of Textile Elements of Firemen's Personal Protection

Wybrane aspekty transformacji tekstylnych elementow ochron osobistych strazakow

ABSTRACT

Purpose: The purpose of the article is to present selected problems related to the directions of changes in the clothing that is the equipment of the rescuer firefighter and that is part of standard personal protective equipment.

Introduction: Development in technology and the economy is resulting in products with increasingly complex structures in our environment. In the event of a fire, substances can be emitted that threaten the health and life of the firefighter. Therefore, personal protective equipment used by firefighters (including clothing) must be constantly adapted to the changing environment. Both the fibres and the structure or layering of the garment are modified. Increasingly, users of these products expect adequate resistance to biological and chemical agents. This is a result of the increasing number of factors that pose a risk when firefighters are working. Despite the clothing modifications used to date, it is still not possible to exclude the risk of toxic substances, such as polyaromatic hydrocarbons, which are products of combustion in a fire environment, and acid gases penetrating the firefighter's skin. The simultaneous exposure to radiant heat in the fire environment and the physical work performed by the firefighter significantly intensify the heat and mass exchange in the personal protection. Therefore, the interaction of protective structures with the rescuer's body is playing an increasingly important role. Modifications based on nanotechnology are being used to make garments more resistant while maintaining or even reducing their weight. However, it should be pointed out that sometimes the changes concern one aspect, such as humidity, to the exclusion of other hazards arising from the physical and chemical characteristics of the substances emitted during the event. Methodology: The article is based on a review of selected literature on the topic covered.

Conclusions: Modifications made to the fibres or to the structure and composition of the garment make it possible to obtain a product with improved performance in terms of protecting the firefighter. It is important to note, however, that they should consider all possible exposure pathways and not focus on one selected parameter. Therefore, further work is needed to adapt clothing to the emerging risks. Keywords: innovations, firefighter's personal protective equipment, firefighter's special clothing Type of article: review article

Received: 31.03.2023; Reviewed: 10.05.2023; Accepted: 13.06.2023;

Authors" ORCID IDs: R. Wolanski - 0000-0002-5625-0936, A. Rabajczyk - 0000-0003-4476-8428; The authors contributed equally to this article;

Please cite as: SFT Vol. 61 Issue 1, 2023, pp. 86-101, https://doi.Org/10.12845/sft.61.1.2023.5;

This is an open access article under the CC BY-SA 4.0 license (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/).

ABSTRAKT

Cel: Celem artykulu jest przedstawienie wybranych problemow zwiqzanych z kierunkami zmian w ubraniach stanowiqcych wyposazenie strazaka-ra-townika oraz b^dqcych cz^sciq standardowych srodkow ochrony indywidualnej.

Wprowadzenie: Rozwoj w technologii oraz gospodarce powoduje, ze w naszym otoczeniu pojawiajq si§ produkty o coraz bardziej zlozonych strukturach. W przypadku pozaru mogq bye emitowane substancje zagrazajqce zdrowiu i zyciu strazaka. Srodki ochrony indywidualnej stosowane przez straz pozarnq (w tym takze odziez) muszq bye zatem stale dostosowywane do zmieniajqcego si§ srodowiska. Modyfikacjom podlegajq zarowno wlokna, jak i struktura, czy warstwowose odziezy. Coraz cz^sciej uzytkownicy tych wyrobow oczekujq odpowiedniej odpornosci na dzialanie czynnikow biologicznych i chemicz-nych. Jest to rezultat rosnqcej liczby czynnikow stanowiqcych zagrozenie podczas pracy strazakow. Mimo zastosowanych dotychczas modyfikacji ubran nadal nie mozna wykluczye ryzyka przenikania do powierzchni skory strazaka substancji toksycznych, np. w^glowodorow poliaromatycznych, b^dqcych

produktami spalania w srodowisku pozaru, oraz kwasnych gazów. Równoczesne oddzialywanie promieniowania cieplnego w srodowisku pozarowym oraz wykonywana przez strazaka praca fizyczna intensyfikujg znaczgco wymian? ciepla i masy w ochronach osobistych. Coraz wi^kszq rol§ odgrywa zatem interakcja konstrukcji ochronnych z organizmem ratownika. W celu zwi^kszenia odpornosci odziezy przy jednoczesnym utrzymaniu bgdz nawet zmniejszeniu jej wagi zastosowanie znajdujg modyfikacje bazujgce na nanotechnologii. Nalezy jednak zauwazyc, iz niejednokrotnie zmiany dotyczg jednego aspektu, np. wilgotnosci, z pomini^ciem innych zagrozert wynikajgcych z charakterystyki fizyko-chemicznej substancji emitowanych podczas zdarzenia. Metodología: Artykul zostal opracowany na podstawie przeglgdu wybranej literatury z zakresu poruszanej tematyki.

Wnioski: Modyfikacje wprowadzane we wlóknach czy tez strukturze i skladzie odziezy pozwalajg na otrzymanie produktu charakteryzujgcego si§ lepszymi parametrami w zakresie ochrony strazaka. Nalezy jednak zauwazyc, iz powinny one uwzgl^dniac wszystkie mozliwe drogi narazenia, a nie skupiac si§ na jednym, wybranym parametrze. Dlatego tez niezb^dne sg dalsze prace nad dostosowaniem odziezy do pojawiajgcych si§ zagrozert. Stowa kluczowe: innowacje, srodki ochrony indywidualnej strazaka, ubrania specjalne strazy pozarnej Typ artykutu: artykul przeglgdowy

Przyj^ty: 31.03.2023; Zrecenzowany: 10.05.2023; Zaakceptowany: 13.06.2023;

Identyfikatory ORCID autorów: R. Wolartski - 0000-0002-5625-0936, A. Rabajczyk - 0000-0003-4476-8428;

Autorzy wniesli jednakowy wklad merytoryczny w opracowanie artykulu;

Prosz<? cytowac: SFT Vol. 61 Issue 1, 2023, pp. 86-101, https://dol.org/10.12845/sft.61.1.2023.5;

Artykul udost^pniany na licencji CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/).

Introduction

The work of firefighters is very often associated with the need to operate in difficult conditions. Consequently, they are exposed to a variety of external factors due to the specific nature of the incident, such as high temperatures or high concentrations of toxins produced during the fire. The destructive impact of external factors, resulting in a risk to health and life, is minimised through the use of appropriate measures, including, but not limited to, appropriate clothing.

The design of garments that are PPE is subject to constant modification. The first changes initiating the evolution of clothing involved impregnating natural fibre textiles to make them flame retardant. Subsequent work in this area has been carried out continuously, in line with developments in the economy and social needs. Recent developments have introduced synthetic fabric and laminate constructions. In all such technologies, a protection model based on the principle of insulating the body from the environment and - consequently - limiting and delaying the passage of heat flux and pollutants to the skin surface is adopted as the primary mechanism.

Fabrics and garments are also subject to constant modification due to the requirements introduced in the legal system -from the implementation of ASTM F1959 [1], the arc test section of ASTM F1506 [2] (resulting from research by Stoll & Chianta [3]), or the introduction of a criterion to protect the rescuer firefighter from the risk of a second-degree burn [4-5]. There is also a fabric construction model based on metallised outer layers, included in PN-EN-1486:2009 [6]. However, it is used sporadically due to the technical characteristics of this model, i.e. weight, low resistance of the reflective layers, ergonomic limitations. Furthermore - as emphasized marketing-wise - its high level of heat flux reflectivity is temporary. This is due to the rapid heating of the

Wprowadzenie

Praca strazakow zwiqzana jest bardzo cz^sto z konieczno-sciq funkcjonowania w trudnych warunkach. W konsekwencji narazeni sq oni na roznorodne czynniki zewn^trzne wynikajqce ze specyfiki zdarzenia, jak np. wysoka temperatura czy duze st^-zenie toksyn powstatych podczas pozaru. Destrukcyjny wptyw czynnikow zewn^trznych, powodujqcy zagrozenie zdrowia i zycia, minimalizowany jest poprzez zastosowanie odpowiednich srod-kow, w tym m.in. odpowiedniq odziez.

Konstrukcje ubran b^dqcych srodkami ochrony indywidualnej podlegajq statym modyfikacjom. Pierwsze zmiany inicjujqce ewo-luj ubran polegaty na impregnowaniu tekstyliow z wtokien natu-ralnych w celu uzyskania ich uniepalnienia. Kolejne prace w tym obszarze prowadzone byty w sposob ciqgty, adekwatnie do rozwoju gospodarki i potrzeb spotecznych. Najnowsze rozwiqzania wprowa-dzity syntetyczne konstrukcje tkanin i laminatow. We wszystkich tego rodzaju technologiach jako podstawowy mechanizm przyj^to model ochrony oparty na zasadzie izolowania ciata od srodowiska i - w konsekwencji - ograniczania i opozniania przejscia strumienia cieplnego i zanieczyszczen do powierzchni skory.

Tkaniny i odziez podlegajq statym modyfikacjom takze ze wzgl^du na wymagania wprowadzane w systemie prawnym - od momentu wdrozenia normy ASTM F1959 [1], cz^sci dotyczq-cej testu tukowego w normie ASTM F1506 [2] (b^dqcego rezul-tatem badan Stoll & Chianta [3]), czy tez wprowadzenia kryte-rium ochrony strazaka-ratownika przed zagrozeniem powstania II stopnia oparzenia [4-5].

Istnieje rowniez model konstrukcji tkanin oparty na metalizo-wanych zewn^trznych warstwach, uj^ty w PN-EN-1486:2009 [6]. Stosowany jest jednak sporadycznie ze wzgl^du na wtasciwosci techniczne tego modelu, tj. ci^zar, niskq odpornosc warstw reflek-syjnych, ograniczenia ergonomiczne. Ponadto jego - podkreslany

metallic layer, which is mostly made up of aluminium, the conduction path and the significant lifting of subsequent layers (adhesive, support fabric). The effect is separation of the metal foil sheets from the support fabric due to loss of cohesion.

An increasing expectation of users is the resistance of clothing to biological and chemical agents. This is a result of the expanding range of hazard factors possible during rescue operations, including for hot microclimates. The risk of toxic substances (such as polyaromatic hydrocarbons) or acid gases penetrating the firefighter's skin cannot be ruled out - even with all the innovations to date. The simultaneous interaction of heat fluxes formed in the fire environment and the physical work performed by the firefighter significantly intensify the heat and mass exchange in the personal protection. The interaction of protective structures with the rescuer's body is therefore playing an increasingly important role.

marketingowo - wysoki poziom zdolnosci odbijania strumieni ciepl-nych ma charakter chwilowy. Wynika to z szybkiego nagrzewania siç warstwy metalicznej, zbudowanej przewaznie z aluminium, drogç przewodzenia oraz znaczqce podniesienie kolejnych warstw (klej, tkanina nosna). Efektem jest oddzielanie siç ptatow folii metalowej od tkaniny nosnej na skutek utraty spojnosci.

Coraz czçstszym oczekiwaniem uzytkownikow jest odpornosc odziezy na dziatanie czynnikow biologicznych i chemicznych. Jest to rezultat rozszerzenia siç wachlarza czynnikow zagrozen moz-liwych do wystqpienia w trakcie dziatan ratowniczych, w tym dla gorqcego mikroklimatu. Ryzyka tego, ze do powierzchni skory strazaka przeniknq substancje toksyczne (takie jak wçglowodory polia-romatyczne) czy kwasne gazy, wykluczyc nie mozna - nawet przy zastosowaniu wszystkich dotychczasowych innowacji. Rowno-czesne oddziatywanie strumieni cieplnych tworzqcych siç w sro-dowisku pozaru oraz wykonywana przez strazaka praca fizyczna znaczqco intensyfikujq wymianç ciepta i masy w ochronach oso-bistych. Coraz wiçkszq rolç odgrywa zatem interakcja konstrukcji ochronnych z organizmem ratownika.

Material modifications

The outer shells, the outermost layer of the material, are directly exposed to the outside world. Its primary role is therefore to provide cover against exposures associated with the microclimate environment during the rescue operations. It is the one which in most cases of exposure takes the main destructive impulse. In a fire environment, it is also intended to provide a barrier against heat fluxes.

The outer layer is a fabric with a surface density of up to 210 g/m2. The first special clothing designs were dominated by fabric solutions based on NOMEX (poly(isophthalate-1,3-phe-nylenediamide)) and KERMEL (polyamide-imide) fibres. In recent years, with the emergence of new fibre designs, PBO (poly(p-phe-nylene-2,6-benzobisoxazole)) and PBI (polybenzimidazole) fibres have begun to be introduced. They are most often combined with KEVLAR (poly(paraphenylene terephthalamide)) fibres. PBO fibres are characterised by a significantly higher - compared to KEVLAR - tensile strength. They burn at oxygen contents above 68% and undergo thermal decomposition at temperatures above 650°C. They also show high chemical resistance and dimensional stability. They have a low moisture absorption coefficient of approximately 0.6% [7].

The aim of the applied modifications is to achieve above 21% a parameter called the limiting oxygen index (LOI), which indicates the minimum percentage of oxygen required for combustion [8-9]. Table 1 shows a selection of fibre materials used in the construction of outdoor fabrics in relation to the limiting oxygen index (LOI).

Modyfikacje materiatowe

Warstwa zewnçtrzna (ang. outer shells), czyli najbardziej zewnçtrzna warstwa materiatu, jest narazona bezposrednio na oddziatywanie czynnikow zewnçtrznych. Jej podstawowq rolq jest zatem zapewnienie ostony przed narazeniami zwiqzanymi ze srodowiskiem mikroklimatu podczas dziatan ratowniczych. To ona w wiçkszosci przypadkow ekspozycji przyjmuje gtowny impuls destrukcyjny. W srodowisku pozaru stanowic ma takze barierç przed dziataniem strumieni cieplnych.

Warstwç zewnçtrznq stanowi tkanina o gçstosci powierzchnio-wej dochodzqcej do 210 g/m2. W pierwszych konstrukcjach ubran specjalnych dominowaty rozwiqzania tkanin opartych na wtoknach NOMEX (poli(izoftalano-1,3-fenylodiamid)) oraz KERMEL (polia-midoimidy). W ostatnich latach, wraz z pojawieniem siç nowych konstrukcji wtokien, zaczçto wprowadzac wtokna PBO (poli(p-fe-nyleno-2,6-benzobisoksazol)) i PBI (polibenzimidazol). Najczçsciej tqczone sq one z wtoknami KEVLAR (poly(paraphenylene terephthalamide). Wtokna PBO charakteryzujq siç znacznie wiçkszq -w porownaniu do KEVLARU - wytrzymatosciq na rozciqganie. Palq siç w warunkach zawartosci tlenu powyzej 68%, a rozpadowi termicznemu ulegajq w temperaturach powyzej 650°C. Wykazujq takze wysokq odpornosc chemicznq i stabilnosc wymiarow. Majq niski wspotczynnik pochtaniania wilgoci - na poziomie ok. 0,6% [7].

Celem stosowanych modyfikacji jest osiqgniçcie powyzej 21% parametru zwanego wskaznikiem indeksu tlenowego (ang. limiting oxygen index, LOI), ktory wskazuje na minimalnq zawartosc procentowq tlenu, wymaganq do spalania [8-9]. W tabeli 1 przedstawiono wybrane materiaty wtokien stosowanych do konstrukcji tkanin zewnçtrznych w odniesieniu do wskaz-nika indeksu tlenowego (LOI).

Table 1. Examples of fibres used in the outer layer

Tabela 1. Przyktady wtokien stosowanych w warstwie zewn^trznej

Fibre / Wtokno Manufacturer / Producent LOI [%] Fatigue strength [GPa]

NOMEX Du Pont 29 0.67

CONEX Conex 29 0.61

KERMEL Rhone-Poulenc 31 0.53

PBI Hoechst-Celanese 41 0.39

PANOX RK Textiles 55 0.25

Source / ZrOdto: D. Miedzinska, R. Wolanski, Review of fibers and fabbrics used for special services protective clothing in terms of their mechanical and thermal properties [10].

The most important expected property of the material is the relatively low thermal conductivity compared to other fibre compositions. This property is particularly desirable when confronted with the materials used for membranes, as it is able to ensure that the heat flow towards the body surface is delayed sufficiently so that the membrane does not overheat too quickly, putting it out of service. Table 2 shows a comparison of fabrics with PBO and PBI progressive fibre content [11].

Najwazniejszq oczekiwanq wtasciwosciq materiatu jest rela-tywnie niska przewodnosc cieplna w porownaniu z innymi kompo-zycjami wtokien. Ta wtasciwoSC jest szczegolnie pozqdana w kon-frontacji z materiatami stosowanymi do produkcji membran, gdyz jest w stanie zapewnic opoznienie przeptywu ciepta w kierunku powierzchni ciata na tyle, by nie nastqpito zbyt szybkie przegrza-nie membrany, wytqczajqce jq z eksploatacji. W tabeli 2 przedsta-wiono porownanie tkanin z zawartosciq progresywnych wtokien PBO i PBI [11].

Table 2. Comparison of properties of selected fibres used in fabric compositions for outer layers of special clothing

Tabela 2. Porownanie wtasciwosci wybranych wtokien stosowanych w kompozycjach tkanin na warstwy zewnçtrzne ubrari specjalnych

Fibre name/ Manufacturer / Nazwa wtokna/ Producent

Density [g/cm3] / Gestose [g/cm3]

Tensile resistance

[GPa] / WytrzymatoSe na rozci^ganie [GPa]

Tensile modulus of elasticity

[GPa] / Modut sprçzy-stosci przy roz-crçganiu [GPa]

Elongation at break [%] / Wydtuzenie przy

zerwaniu

[%%]

Decomposition temperature

[°C] / Temperatura rozktadu [°C]

Water absorption [%%] /

Absorpcja wody

[%%]

Limiting Oxygen Index [LOI] / Wskaznik (ograniczonego)

indeksu tlenowego [LOI]

Aramid fibres / Wtokna aramidowe

Nomex (m-aramid)/ DuPont 1.38 0.59-0.86 7.9-12.1 20-45 400-430 5.2 29

Kevlar (p-aramid)/ DuPont 1.44 2.9-3.0 70-112 2.4-3.6 520-540 3.9 29

Twaron/ Teijin Aramid 1.45 2.4-3.6 60-120 2.2-4.4 500 3.5-5.0 29

Technora/ Teijin Aramid 1.39 3.4 72 4.6 500 4 25

PBO fibres / Wtokna PBO

ZYLON AS/ Toyobo Corporation 1.54 5.8 180 3,5 650 2 68

Toyobo Corporation 1.56 5.8 270 2.5 650 0.6 68

Others / Inne

PBI Performance Producents 1.4 0.4 5.6 30 550 15 41

Poliester 1.38 1.1 15 25 260 0.4 17

Source / Zrodto: D. Czerwienko, K. Lemanska, L. Pastuszka, Technologia materiafowna ubrania strazackie [11].

Among a number of important requirements for the resistance of protective (special) clothing to external agents, resistance to water and aggressive chemical agents plays an important role. Taking into account the operation of the garments in an environment with a strong expansion of a wide range of combustion products and environmental aggression, fibre-protective impregnations were introduced into the outer layers. Most current fabrics use fluorocarbons (FCs), e.g. perfluorooctanesulfonic acid (PFOS) and perfluorooctanoic acid (PFOA). They are intended to protect not only against water penetration towards the thermal insulation layer and the membrane, but also any solutions. However, due to the carcinogenic nature of these compounds, their use is restricted by the European legislation.

Of the fibres that do not contain FCs, PBI fibres in combination with KEVLAR fibres in a ratio of 40/58% are used for the composition, along with the addition of other fibres, such as electrostatic fibres at 2% (see Figure 1). In this combination, they are characterised by high resistance to heat fluxes while maintaining mechanical and strength properties and retaining elasticity.

Sposrod szeregu istotnych wymagan wobec odpornosci ubran ochronnych (specjalnych) na dziatanie czynnikow zewn?trz-nych istotnq rol? odgrywa odpornosc na dziatanie wody i agre-sywnych czynnikow chemicznych. Uwzgl?dniajqc eksploatacj? ubran w srodowisku o silnej ekspansji szerokiej gamy produktow spalania i agresji srodowiska, w warstwy zewn?trzne wprowa-dzono impregnaty zabezpieczajqce wtokna. W wi?kszosci obec-nie stosowanych tkanin wykorzystuje si? fluorow?glowodory (ang. fluorocarbons, FCs), np. kwas perfluorooktanosulfonowy (ang. perfluorooctanesulfonic acid, PFOS) i kwas perfluorooktanowy (ang. perfluorooctanoic acid, PFOA). Majq one chronic nie tylko przed przenikaniem wody w kierunku warstwy termoizolacyj-nej i membrany, ale rowniez wszelkich roztworow. Jednakze ze wzgl?du na rakotworczy charakter tych zwiqzkow, ich stosowanie jest ograniczane przez prawodawstwo europejskie.

Sposrod wtokien niezawierajqcych FCs wykorzystywane sq do kompozycji wtokna PBI w potqczeniu z wtoknami KEVLAR w stosunku 40/58% wraz z dodatkiem innych wtokien, np. elek-trostatycznych w ilosci 2% (zob. ryc. 1). W takim zestawieniu cha-rakteryzujq si? one wysokq odpornosciq na dziatanie strumieni cieplnych przy jednoczesnym utrzymaniu wtasciwosci mecha-nicznych i wytrzymatosciowych oraz zachowaniu elastycznosci.

Figure 1. Material for the PROTON outer layer with the following fibre content: a) PBI - 40%, Paraaramid - 58%, Antistatic - 2%; b) PBI - 40%, Paraaramid - 58%, Antistatic - 2%

Rycina 1. Materiat na warstw? zewn?trznq PROTON z zawartosciq wtokien: a) PBI - 40%, Paraaramid - 58%, Antistatic - 2%; b) PBI - 40%, Paraaramid - 58%, Antistatic - 2%

Source / Zrodto: R. Wolanski.

The techniques used to produce chemically modified flame-retardant fibres depend primarily on the type of combustible fibre that forms the substrate in the modification process. Both synthetic fibres (polyester, nylon and acrylic) and natural fibres (wool, cotton and viscose) are used [12-14]. Flame retardants for synthetic fibres include halogens, nitrogen, silicon and phosphorus. These substances are incorporated into the polymerisation process during melt spinning or doped into the spinning bath during the production of solution-spun fibres. When fibres modified in this manner are exposed to high temperatures and

Techniki stosowane w celu wytworzenia chemicznie modyfi-kowanych wtokien ognioodpornych zalezq przede wszystkim od rodzaju palnych wtokien stanowiqcych podtoze w procesie modyfi-kacji. Stosowane sq tu zarowno wtokna syntetyczne (poliester, nylon i akryl), jak i wtokna naturalne (wetna, bawetna i wiskoza) [12-14]. Substancjami zmniejszajqcymi palnosc w przypadku wtokien syn-tetycznych sq m.in. halogeny, azot, krzem i fosfor. Substancje te sq wtqczane do procesu polimeryzacji podczas przçdzenia ze stopu lub domieszkowane do kqpieli przçdzalniczej podczas wytwarzania wtokien przçdzonych z roztworu. Gdy tak zmodyfikowane wtokna

thermal hazards, they form a vapour-gas phase (non-volatile ester compound) or a solid condensed phase (carbon charred compound). This reduces their flammability. Thus, the isolation of other materials lying under the fibre takes place and the integrity of the firefighters' protective clothing is maintained.

narazane sq na wysokie temperatury i zagrozenie termiczne, tworzq faz? gazowo-parowq (nielotny zwiqzek estrowy) lub faz? skonden-sowanq w stanie statym (w?glowy zwiqzek zw?glony). W ten spo-sob zmniejszana jest ich palnosc. Tym samym nast?puje izolacja innych materiatow lezqcych pod wtoknem i zachowana pozostaje integralnosc odziezy ochronnej strazakow.

Non-woven aerogel

One method used in polymer modification uses aerogels, which are synthesised using sol-gel processing and supercritical drying at ambient pressure. The substances obtained in this way have an extremely fine and highly porous structure (with pores only a few nanometres in size), while containing 99.8% air. Non-woven materials modified in this way have a higher heat transfer coefficient and thus better insulation [15]. It should be noted that the use of aerogel in heat protective clothing is very complex, as it requires a balance of comfort and protection [16].

Shaid et al. [16] investigated the protective properties of aerogel fleece in heat protective clothing, including firefighter's protective clothing (FPC). A 100% woven Nomex face fabric, a non-woven fabric and a commercial moisture barrier from Bruck Textile of Australia were used as the thermal liner. The non-woven aerogel was based on silica aerogel in a flexible form with a thermal conductivity of approximately 23 mW/m x K and a fabric weight of 285 g/m2. The reinforcing material was plastic from the Australian company MFB (Metropoliton Fire Brigade). The results show that aerogel non-woven can provide eight times the thermal resistance of commercial reinforcement and thermal material. The use of a layer of non-woven aerogel as a thermal liner resulted in a fivefold increase in heat resistance compared to using only a thermal liner and three times the resistance of the combined properties of the existing thermal liner and moisture barrier. The possibility of burns occurring under a compressive load of 49 N on a surface heated to 200°C was also tested. It was found that if only commercial reinforcing material was used in the garment, the firefighter wearing it, under the conditions indicated above, would suffer an immediate burn (within 30 seconds). In contrast, if only the non-woven aerogel is used, it will take 86 seconds before the firefighter feels pain, 107 seconds before they suffer a first-degree burn and 2.5 minutes before they are second-degree burn. The use of non-woven aerogel means that the firefighter has more than a minute of additional time to withdraw from the emergency. It has also been found that the use of aerogel reinforcement can significantly increase the protective properties of FPC [16].

Modification of the crystalline structure of fibres at a specific transformation temperature is the basis of shape memory materials (SMMs), which are able to change their current shape to a specific shape of the crystalline structure. Under the influence of heat, the shape memory material in the fireproof garment is activated. The air gaps that exist between adjacent layers of clothing widen, providing better insulation [17]. In case of polymers, the shape memory effect is observed when a plastic adapting to one shape returns to its previously adopted shape

Wtoknina aerozelowa

Jedna z metod stosowanych w modyfikacji polimerow wyko-rzystuje aerozele, ktore sq syntetyzowane przy uzyciu przetwa-rzania zol-zel i suszenia w stanie nadkrytycznym pod cisnieniem otoczenia. Tak otrzymane substancje majq niezwykle drobnq i bardzo porowatq struktur? (z porami o wielkosci zaledwie kilku nanometrow), zawierajq przy tym 99,8% powietrza. Zmodyfiko-wane w ten sposob materiaty wtokninowe charakteryzujq si? wi?kszym wspotczynnikiem przenikania ciepta i tym samym lep-szq izolacjq [15]. Nalezy zwrocic uwag?, ze stosowanie aerozelu w odziezy chroniqcej przed wysokq temperaturq jest bardzo zto-zone, poniewaz wymaga zrownowazenia komfortu i ochrony [16].

Shaid i in. [16] zbadali wtasciwosci ochronne wtokniny aero-zelowej w odziezy chroniqcej przed wysokq temperaturq, w tym ubraniach ochronnych strazaka (ang. firefighter's protective clothing, FPC). Jako wysciotk? termicznq zastosowano w 100% tkany materiat wierzchni Nomex, wtoknin? i komercyjnq barier? dla wilgoci firmy Bruck Textile z Australii. Wtoknina aerozelowa bazowata na aerozelu krzemionkowym w elastycznej formie

0 przewodnosci cieplnej ok. 23 mW/m x K i gramaturze tkaniny 285 g/m2. Materiatem wzmacniajqcym byto tworzywo australij-skiej firmy MFB (Metropoliton Fire Brigade). Wyniki badan wska-zujq, ze wtoknina aerozelowa moze zapewnic osmiokrotnie wi?k-szq odpornosc termicznq niz komercyjny materiat wzmacniajqcy

1 materiat termiczny. Zastosowanie warstwy wtokniny aerozelo-wej jako wysciotki termicznej spowodowato pi?ciokrotny wzrost odpornosci na ciepto w porownaniu do zastosowania jedynie wysciotki termicznej i trzykrotnie wi?kszq odpornosc niz potq-czone wtasciwosci istniejqcej wysciotki termicznej i bariery dla wilgoci. Badaniom poddano takze mozliwosc wystqpienia oparze-nia pod obciqzeniem sciskajqcym 49 N na powierzchni ogrzanej do 200°C. Stwierdzono, ze jesli w ubraniu uzyje si? tylko komer-cyjnego materiatu wzmacniajqcego, to noszqcy je strazak, we wskazanych wyzej warunkach, dozna natychmiastowego opa-rzenia (w ciqgu 30 sekund). Natomiast w przypadku zastosowania wytqcznie wtokniny aerozelowej minie 86 sekund zanim stra-zak odczuje bol, 107 sekund zanim dozna oparzenia pierwszego stopnia i 2,5 minuty przed oparzeniem drugiego stopnia. Zasto-sowanie wtokniny aerozelowej powoduje, ze strazak ma dodat-kowo ponad minut? czasu na wycofanie si? z sytuacji zagroze-nia. Stwierdzono takze, ze zastosowanie zbrojenia aerozelowego moze znaczqco zwi?kszyc wtasciwosci ochronne FPC [16].

Modyfikacje struktury krystalicznej wtokien w okreslonej tem-peraturze transformacji jest podstawq materiatow z pami?ciq ksztattu (ang. shape memory materials, SMM), ktore sq w stanie zmienic swoj aktualny ksztatt na okreslony ksztatt struktury krystalicznej. Pod wptywem ciepta nast?puje aktywacja materiatu

at a certain temperature. Phase-change materials (SMM) are also used in firefighters' protective clothing to increase thermal protection. Based on the results developed from the theoretical model, it was concluded that the incorporation of PCM into firefighter clothing would provide equivalent thermal protection with reduced garment thickness [15].

z pamiçciq ksztattu w odziezy ognioodpornej. Poszerzajq siç szczeliny powietrzne wystçpujqce miçdzy sqsiednimi warstwami odziezy, co zapewnia lepszq izolacjç [17]. W przypadku polimerow efekt pamiçci ksztattu obserwuje siç, gdy tworzywo przystoso-wujqce siç do jednego ksztattu powraca w okreslonej temperatu-rze do wczesniej przyjçtego ksztattu. Materiaty zmiennofazowe (ang. phase-change materials, SMM) stosowane sq takze w stra-zackiej odziezy ochronnej celem zwiçkszenia ochrony termicznej. Bazujqc na wynikach opracowanych na podstawie modelu teo-retycznego, stwierdzono, ze wtqczenie PCM do odziezy strazac-kiej zapewni rownowaznq ochronç termicznq przy zmniejszonej grubosci odziezy [15].

Nanofibers

The nanofibers have a large specific surface area. The non-woven mesh makes the materials 'breathable' and thermally insulating. A common method of applying nanofibers to protective clothing is coating [18]. While traditional textiles used in thermal protective clothing rely on a passive insulation mechanism, "smart" clothing can provide active protection. In this case, liquid water is injected into the outer layer of the garment through a capillary mesh, and the injection process is activated by a temperature sensor embedded in the outer layer of the fabric [19]. There is a high absorption of heat and - consequently - a slowing of the temperature rise in the outer layer, which provides active protection against exposure to flash fires [15].

Comparative studies of single- and multi-layered fabrics developed using conventional and/or state-of-the-art technology, i.e. nanofibers, were carried out by Mandal et al. [20]. The analysed materials contained nanofibers and were classified in the group of multilayer fabrics. One fabric contained layers consisting of different systems, including: a meta-aramid yarn based on Filament Twill technology and a fabric made of para-aramid fibre yarn, a fabric with a composition of meta-aramid (93%), para-ar-amid (5%) and anti-static fibre (2%), a PTFE-coated membrane on aramid non-woven fabric, a meta-aramid non-woven fabric, and a meta-aramid nano-woven fabric. The second fabric consisted of a nonwoven fabric made of meta-aramid (75%), para-ar-amid (23%) and antistatic nonwoven (2%), as well as a PTFE-coated membrane on aramid nonwoven, meta-aramid nonwoven, meta-aramid nanofiber and a fabric made of: meta-aramid (93%), para-aramid (5%) and antistatic fibre (2%) [21]. The basic properties of these fabrics were measured, such as weight, thickness, thermal resistance, air permeability, resistance to evaporation and water distribution speed. Standard ISO and American Association of Textile Chemists and Colorists (AATCC) test methods were used for this, with thermal protection performance measured under exposure to flame and radiant heat of varying intensities. Based on the obtained results, the weight and thickness of the fabrics containing the nanofiber classified these materials in the group of the three thinnest and five lightest fabrics [21-22].

Parameters such as thermal resistance (K ■ m2/W ■ 10-3), air-permeability (cm3/cm2/s) and water/sweat spreading speed (mm/s) were also analysed. The fabrics included in the study

Nanowtokna

Nanowtokna majq duzq powierzchniç wtasciwq. Siatka wtok-ninowa sprawia, ze materiaty sq „oddychajqce" i izolujqce ter-micznie. Powszechnq metodq naktadania nanowtokien na odziez ochronnq jest powlekanie [18]. Podczas gdy tradycyjne materiaty tekstylne stosowane w odziezy termoochronnej opierajq siç na mechanizmie pasywnej izolacji, odziez „inteligentna" moze zapewnic ochronç aktywnq. W jej przypadku ptynna woda jest wstrzykiwana do zewnçtrznej warstwy odziezy przez siateczkç kapilarnq, a proces wstrzykiwania jest aktywowany przez czuj-nik temperatury osadzony w zewnçtrznej warstwie tkaniny [19]. Nastçpuje duza absorpcja ciepta i - w konsekwencji - spowol-nienie wzrostu temperatury w warstwie zewnçtrznej, co zapewnia aktywnq ochronç przed narazeniem na ogien btyskawiczny [15].

Badania porownawcze tkanin jedno- i wielowarstwowych, opracowanych przy uzyciu konwencjonalnej i/lub najnowszej techno-logii, tj. nanowtokniny, przeprowadzili m.in. Mandal i in. [20]. Materiaty poddane analizie zawieraty nanowtokniny i byty klasyfikowane w grupie tkanin wielowarstwowych. Jedna tkanina zawierata warstwy, na ktore sktadaty siç rozne uktady, w tym: przçdza meta-aramidowa oparta na technologii Filament Twill i tkanina z przçdzy z wtokna para-aramidowego, tkanina o sktadzie: meta-aramid (93%), para-aramid (5%) i wtokno antystatyczne (2%), membrana powle-kana PTFE na wtokninie aramidowej, wtoknina meta-aramidowa, nanowtoknina meta-aramidowa. Druga tkanina sktadata siç z wtok-niny wytworzonej z meta-aramidu (75%), para-aramidu (23%) i anty-statycznej wtokniny (2%), a takze z membrany powlekanej PTFE na wtokninie aramidowej, wtokniny meta-aramidowej, nanowtokniny meta-aramidowej oraz tkaniny zbudowanej z: meta-aramidu (93%), para-aramidi (5%) i wtokna antystatycznego (2%) [21]. Zmierzono podstawowe wtasciwosci tych tkanin, takie jak: waga, grubosc, odpornosc termiczna, przepuszczalnosc powietrza, odpornosc na parowanie i prçdkosc rozprowadzania wody. Wykorzystano do tego standardowe metody testowe ISO oraz Amerykanskiego Stowarzy-szenia Chemikow i Kolorystow Tekstyliow (ang. American Association of Textile Chemists and Colorists, AATCC), przy czym skutecznosc ochrony termicznej zostata zmierzona w warunkach narazenia na dziatanie ptomienia i ciepta promieniowania o roznym natçzeniu. Na podstawie otrzymanych wynikow stwierdzono, ze masa oraz grubosc tkanin zawierajqcych nanowtôkninç klasyfikowaty te materiaty w grupie trzech najcienszych i piçciu najlzejszych tkanin [21-22].

were among the five best performing, with the worst performance in the parameter relating to evaporative resistance (m2 ■ Pa/W). The range of values for this parameter for the ply fabric group was 9.4-25.4, while values in the range of 14.2-13.0 were obtained for the fabrics analysed. The thermoprotective and thermophys-iological properties of fabrics containing nanofiber indicate that these fabrics meet the requirements in the areas studied [21].

Analizie poddano takze wartosci takich parametrow jak odpornosc termiczna (ang. thermal resistance, K ■ m2/W ■ 10-3), przepuszczalnosc powietrza (ang. air-permeability, cm3/cm2/s) oraz szybkosc rozprzestrzeniania wody (potu) (ang. water/sweat spreading speed, mm/s). Tkaniny obj?te badaniami nalezaty do grupy pi?ciu o najlepszych parametrach, przy czym najstabiej tkaniny te wypadty w przypadku parametru odnoszqcego si? do odpornosci na parowanie (ang. evaporative resistance, m2 ■ Pa/W). Zakres wartosci tego parametru dla grupy tkanin wielowarstwo-wych wynosit 9,4-25,4, podczas gdy dla analizowanych tkanin otrzymano wartosci w granicach 14,2-13,0. Wtasciwosci termo-ochronne i termofizjologiczne tkanin zawierajqcych nanowtok-nin? wskazujq, ze tkaniny te spetniajq wymagania w badanych obszarach [21].

Modifications with metal and non-metal nanoparticles

The structure of an aramid fabric is characterised by the 'microdistribution' of fibres in a slice of the fabric surface (see Figure 2). Therefore, the essence of all fabric weave design solutions is to ensure that the individual fibres subjected to heat transfer work together properly. In particular, when they are heated, they swell, so that the pores tighten and the outer layer is 'sealed', which triggers the thermal insulation mechanism of the layer.

Modyfikacje za pomocg nanoczgstek metali i niemetali

Struktura tkaniny aramidowej charakteryzuje si? „mikroroz-mieszczeniem" wtokien w wycinku powierzchni tkaniny (zob. ryc. 2). Dlatego tez istotq wszystkich rozwiqzari konstrukcyjnych splotow tkanin jest zapewnienie wtasciwej wspotpracy poszczegolnych wto-kien poddanych dziataniu wymiany ciepta. W szczegolnosci podczas nagrzewania nast?puje ich sp?czenie, przez co zaciesniajq si? pory i nast?puje „uszczelnienie" warstwy zewn?trznej, co uruchamia mechanizm izolowania termicznego warstwy.

a)

b)

Figure 2. Images from scanning electron microscope SEM of the structure of the fabric: a) aramid; b) coated with ceramic nanocomposite nc-TiN/a-Si3N4

Rycina 2. Zdj?cia z elektronowego mikroskopu skanningowego SEM struktury tkaniny: a) aramidowej; b) pokrytej nanokompozytem ceramicznym nc-TiN/a-Si3N4

Source / Zrodto: R. Wolariski.

In 2006, a technological solution was developed in which an nc-TiN/a-Si3N4 ceramic nanolayer was applied to each fibre (see Figure 2), complementing the existing protective insulating mechanism with a reflective effect. This solution significantly increases the thermal efficiency of protection in hot microclimate environments [23].

One of the more progressive material solutions is the modification of fibres using physical vapour deposition (PVD) methods [14, 23-26]. Different variants of vacuum technology, including vacuum deposition, arc and magnetron vacuum deposition [27], and different materials - such as metals or ceramic materials

W 2006 r. opracowano rozwiqzanie technologiczne, w kto-rym naniesiono na kazde z wtokien nanowarstw? ceramicznq nc-TiN/Si3N4 (zob. ryc. 2), uzupetniajqc dotychczasowy ochronny mechanizm izolujqcy o dziatanie refleksyjne. Rozwiqzanie to zna-czqco podnosi skutecznosc termicznq ochrony w warunkach sro-dowiska mikroklimatu gorqcego [23].

Jednym z bardziej progresywnych rozwiqzari materiatowych jest modyfikacja wtokien z zastosowaniem metod PVD (ang. physical vapour deposition) [14, 23-26]. W badaniach i toku konstruk-cyjnym brano pod uwag? rozne warianty technologii proznio-wych, w tym naparowanie prozniowe, tukowq i magnetronowego

- were considered in the testing and design process. Due to the specificity of substrates such as synthetic NOMEX, KEVLAR and other fibres, the focus was primarily on low-temperature plasma technologies. The results of the conducted tests led to the conclusion that the most optimal material that can be applied to standard textile outer layers of special clothing is TiN/a-Si3N4. This is evidenced, among other things, by the temperature variations on the inside of the face fabric, metal-coated fabrics and nc-TiN/Si3N4 nanocomposite (see Figure 3).

napylania prozniowego [27], oraz rozne materiaty, takie jak metale czy materiaty ceramiczne. Ze wzglçdu na specyfikç podtozy, jakimi sq syntetyczne wtokna NOMEX, KEVLAR i inne, skupiono siç przede wszystkim na technologiach plazmy niskotemperatu-rowej. Wyniki przeprowadzonych badan pozwolity stwierdzic, ze najbardziej optymalnym materiatem, ktory moze byc naniesiony na standardowe materiaty tekstylne zewnçtrznych warstw ubran spe-cjalnych, jest TiN/Si3N4. Swiadczq o tym m.in. przebiegi zmian tem-peratury po wewnçtrznej stronie tkaniny wierzchniej, tkanin pokry-tych metalami oraz nanokompozytem nc-TiN/Si3N4 (zob. ryc. 3).

Temperature of blackbody radiation source 873K, It=32952 W/m2

Temperatura zrOdta promieniowania ciata doskonale czanego 873K, It=32952 W/m2

T [K]

340 335 330 325 320 315 310 305 300

Pain threshold/ PrOg hOlu 333K ifin°C)

r

/

/

/ <*

(9) NOMEX Tough-Diamond

(10) Cu/ NOMEX Tough-Diamond

(11) Ni/ NOMEX Tough-Diamond

(12) TiNSi3N4/ NOMEX

Tough-Diamond

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 t [s]

Figure 3. The course of temperature changes on the inner side of the surface fabric coated with metallic (Cu, Ni) and ceramic nc-TiN/Si3N4 Rycina 3. Przebieg zmian temperatury po wewn^trznej stronie tkaniny wierzchniej pokrytej warstwami metalicznymi (Cu, Ni) oraz ceramiczn^ nc-TiN/Si3N4

Source / Zrodto: R. Wolanski, Technologia i materiaty do produkcji ochron termicznych przedpromieniowaniem podczerwonym i mikrofalowym [23].

As part of the work carried out during the project No. DOB-BIO 6/04/104/2014 "State-of-the-art technologies for nanocomposite reflective material layers of firefighter protective clothing" [28], material modification tests were carried out. Their aim was to increase surface hardness, wear resistance or thermal resistance - so that it not only protects the life and health of the rescuer, but also ensures freedom and comfort. State-of-the-art nanocom-posite reflective layers were used, applied to the fabric using magnetron sputtering and the application of suitable coatings with optimal chemical composition, structure and physical properties. Tests were also carried out to investigate the possibility of incorporating an energy-absorbing auxetic fabric into a layered protective structure. This solution was designed to increase resistance to explosion (e.g. gas) due to the energy dissipation properties of the explosion and the special arrangement of the fabric fibres [29]. Auxetic materials are characterised by a negative Poisson's ratio, which means that under tension they increase their dimension in the direction perpendicular to the direction of the tensile force, while when compression occurs, their dimension decreases in at least one of the directions perpendicular to the compressive force [30].

Studies have shown that the use of polymer nanoparticles to produce nanocomposites improves the mechanical, thermal and

W ramach prac prowadzonych podczas realizacji projektu nr DOB-BIO 6/04/104/2014 „Nowoczesne technologie nanokom-pozytowych, refleksyjnych warstw materiatow strazackich ubran ochronnych" [28] zrealizowano badania w zakresie modyfikacji materiatu. Ich celem byto zwiçkszenie powierzchniowej twardo-sci, odpornosci na zuzycie czy odpornosci termicznej - tak aby nie tylko chronit zycie i zdrowie ratownika, ale takze zapewnit mu swobodç i komfort pracy. Zastosowano nowoczesne, nano-kompozytowe warstwy refleksyjne, nanoszone na tkaninç za pomocq magnetronowego rozpylania oraz naktadania odpo-wiednich powtok o optymalnym sktadzie chemicznym, strukturze i wtasciwosciach fizycznych. Przeprowadzono takze badania nad mozliwosciq wprowadzenia do warstwowej konstrukcji ochronnej energochtonnej tkaniny auksetycznej. Takie rozwiqzanie miato na celu zwiçkszenie odpornosci na wybuch (np. gazu) dziçki wtasci-wosciom rozpraszania energii wybuchu i specjalnemu uktadowi wtokien tkaniny [29]. Materiaty auksetyczne charakteryzujq siç ujemnym wspotczynnikiem Poissona, co oznacza, ze pod wpty-wem rozciqgania powiçkszajq swoje wymiary w kierunku pro-stopadtym do kierunku dziatania sity rozciqgajqcej, natomiast w sytuacji, kiedy dochodzi do sciskania, ich wymiar zmniejsza siç w co najmniej jednym z kierunkow prostopadtych do dziatania sity sciskajqcej [30].

electrical properties of fabrics [31-33] and reduces their flam-mability. At the same time, it has been indicated that nanopar-ticles should be combined with other flame retardants [34-35]. Nanoparticles reduce heat release and improve certain anti-drip properties of thermoplastics, and when combined with a flame retardant, their effect is intensified. The mechanism for reducing heat release provided by polymer nanocomposite technology ultimately involves reducing polymer weight loss, which in turn reduces heat (fuel) release. In doing so, it should be noted that nanoparticles may cause some processing difficulties during the manufacture of PMCs. Nanoparticles almost always make the polymer more viscous, and this can create challenges in the manufacture of PMCs. Often, the high viscosity of the resin prevents the polymer from completely wetting the fibre, leading to voids and 'dry' spots in the PMC that contribute to mechanical damage. Therefore, with the presence of nanoparticles in the fabric that increase the viscosity of the resin, it can be very difficult to obtain a material with suitable parameters [35].

Aluminosilicate nanofillers, including montmorillonite, hec-torite, bentonite and saponite, are becoming increasingly popular and, when dispersed appropriately, allow for improved mechanical properties of polymeric materials, increased ignition resistance and barrier properties to chemicals [36]. The use of layered nanofillers makes it possible to obtain polymeric intercalation nanocomposites and exfoliation nanocomposites. In the first case, the nanofiller platelets are separated by individual polymer chains and retain their layered structure, while in the second case the nanofiller is distributed uniformly in the polymer matrix [36].

The demand for functional and cost-effective flame-resistant textiles (FRTs) is increasing, so Nie et al. [37] investigated the development of a simple casting method to produce flame-resistant hydrogel/textiles (FR-GT) composite materials based on acrylamide (AAM) and SiO2. The obtained results showed that the active diffusion of an aqueous AAM/SiO2 pre-gel solution into the textile structure enabled the formation of strong interfacial adhesion between the hydrogel and the textiles. The presence of the chemical crosslinking agent PEGDA (polyethylene glycol diacrylate) and the physical crosslinking agent SiO2 limited the expansion of the hydrogel volume during swelling. In addition, the PAAM/SiO2 nanocomposite hydrogel layer prevented scorching in high-temperature environments (i.e. > 100°C) by dissipating heat from the water during evaporation. The produced hybrid hydrogel-textile composites have applications in the production of fireproof materials, including fireproof gloves [37], life-saving materials such as fire blankets [38].

Przeprowadzone badania wykazaty, ze zastosowanie nano-czqstek polimerowych do wytwarzania nanokompozytow popra-wia wtasciwosci mechaniczne, termiczne i elektryczne tkanin [31-33] oraz zmniejsza ich palnosc. Jednoczesnie wskazano, ze nanoczqstki powinny byc potqczone z innymi srodkami zmniej-szajqcymi palnosc [34-35]. Nanoczqstki zmniejszajq wydzielanie ciepta i poprawiajq pewne wtasciwosci zapobiegajqce kapaniu tworzyw termoplastycznych, a w potqczeniu uniepalniaczem, ich dziatanie jest zintensyfikowane. Mechanizm redukcji wydziela-nia ciepta zapewniany przez technologic nanokompozytow polimerowych polega ostatecznie na zmniejszeniu utraty masy poli-meru, co z kolei ogranicza wydzielanie ciepta (paliwa). Nalezy przy tym zauwazyc, ze nanoczqstki mogq powodowac pewne trudnosci w przetwarzaniu podczas wytwarzania PMC. Nanoczqstki prawie zawsze sprawiajq, ze polimer staje bardziej lepki, a to z kolei moze stwarzac wyzwania w wytwarzaniu PMC. Cz?-sto wysoka lepkosc zywicy uniemozliwia polimerowi catkowite zwilzenie wtokna, co prowadzi do pustych przestrzeni i „suchych" miejsc w PMC, ktore przyczyniajq si? do powstawania uszkodzen mechanicznych. Dlatego tez przy obecnosci w tkaninie nanoczq-stek zwiçkszajqcych lepkosc zywicy uzyskanie materiatu o odpo-wiednich parametrach moze byc bardzo trudne [35].

Coraz wiçkszq popularnosc zyskujq nanonapetniacze glino-krzemianowe, w tym montmorylonit, hektoryt, bentonit i saponit, ktore przy odpowiedniej dyspersji pozwalajq na popraw? wtasciwosci mechanicznych materiatow polimerowych, zwiçkszenie odpornosci na zapalenie i barierowosci w stosunku do substancji chemicznych [36]. Zastosowanie nanonapetniaczy warstwowych umozliwia otrzymanie polimerowych nanokompozytow interka-lacyjnych oraz nanokompozytow eksfoliacyjnych. W pierwszym przypadku ptytki nanonapetniacza sq rozdzielone pojedynczymi tancuchami polimeru i zachowujq swojq struktur? warstwowq, w drugim natomiast nanonapetniacz rozmieszczony jest rowno-miernie w osnowie polimeru [36].

Zapotrzebowanie na funkcjonalne i optacalne tkaniny trud-nopalne (ang. flame-resistant textiles, FRT) jest coraz wiçksze, dlatego tez Nie i in. [37] przeprowadzili badania w zakresie opra-cowania prostego sposobu odlewania do wytwarzania trudnopal-nych materiatow kompozytowych hydrozel/tkanina z hydrozelem (ang. flame-resistant gel/textiles, FR-GT) opartego o akrylamid (AAM) i SiO2. Otrzymane wyniki wykazaty, ze aktywna dyfuzja wodnego roztworu pre-zelu AAM/SiO2 do struktury tekstylnej umozliwita powstanie silnej adhezji miçdzyfazowej miçdzy hydrozelem a tekstyliami. Obecnosc chemicznego srodka sieciujqcego PEGDA (ang. polyethylene glycol diacrylate) oraz fizycznego, jakim jest SiO2, ograniczata rozszerzanie si? objçtosci hydrozelu podczas pçcznienia. Dodatkowo warstwa hydrozelu nanokompozy-towego PAAM/SiO2 zapobiegata przypalaniu w srodowiskach o wysokiej temperaturze (tj. > 100°C), dzi?ki odprowadzaniu ciepta z wody podczas parowania. Wytworzone hybrydowe kom-pozyty hydrozelowo-tekstylne majq zastosowanie w produkcji materiatow ognioodpornych, w tym rçkawic ognioodpornych [37], materiatach ratujqcych zycie, takich jak koce gasnicze [38].

Innovations in performance evaluation

Methods of assessing the effectiveness of textile elements in personal protective equipment or entire protective equipment are also being innovated, as is the case with clothing - both light and heavy. The material systems themselves are subject to testing similar to the standard tests, with their criteria. In addition, technological developments in instrumentation and measurement methods are creating the conditions for more effective optimisation of design solutions for protective measures.

For many years, methods have been used to measure the temperature between the individual layers of materials included in the layout sets specific to special clothing [39]. These measurements lead to characteristics of the course of temperature change under the influence of heat flux, such as:

- system based on NFPA 1971 - 2000 (National Fire Protection Association) in the context of ASTM 4108 reference (according to TPP - thermal protective performances),

- measurement method based on the radiant protective performances (RPP) indicator,

- TPTF (thermal properties test fixture) method for evaluating the materials of protective clothing samples.

The TPTF method uses a MACOR ceramic material that simulates the behaviour of human skin and 122 temperature sensors (sensors). This allows the effectiveness of protective clothing against hot environments to be assessed, taking into account radiation, flame action and inward heat transfer. Another solution referring to the response of human skin to heat fluxes in firefighters' personal protection was used, among others, in tests by the teams of Rezwan et al. [40] and Bogustawska-Bqczek and Hes [41].

In addition to the classic solution with multi-channel measurement using temperature sensors in the form of thermocouples, solutions using infrared radiation measurement, i.e. using thermal imaging cameras, are increasingly being used. There are also solutions where the measurement is dual-track, both thermo-graphic and thermocouple. The temperature waveforms obtained from the measurements allow the data to be verified.

In the THERMOTEX project (No. D0B-BI06/04/104/2014 "State-of-the-art technologies for nanocomposite reflective material layers of firefighter protective clothing") [28], several progressive methods were used to study the performance of fabrics and their kits dedicated to special clothing. Test stands were developed with the ability to measure heat fluxes passing through fabric layers with simultaneous wetting of the samples. Moreover, the possibility of simultaneous measurement with thermocouples and, on the protected side of the shield, a thermal imaging camera has been introduced. Heat fluxes can be generated either from electric radiant heaters, a burner (flame interaction test) or a metal component (hot contact test) [41].

Innovations are also being carried out in the use of digital modelling of risk factors and the introduction of computer simulations [42-45]. Methods based on physical simulations using mannequins are gaining great recognition in the operating environment [46]. The level of construction of these stands makes it possible to reproduce real situations more and more faithfully.

Innowacje w zakresie oceny skutecznosci

Innowacjom podlegajq rowniez metody oceny skutecznosci elementow tekstylnych w srodkach ochrony osobistej czy catych ochron, jak ma to miejsce w przypadku ubran - zarowno lekkich, jak i ciçzkich. Same uktady materiatow podlegajq badaniu analo-gicznemu do badan normowych, z zachowaniem ich kryteriow. Ponadto rozwoj technologiczny oprzyrzqdowania i metod pomia-rowych stwarza warunki do efektywniejszej optymalizacji rozwiq-zan konstrukcyjnych srodkow ochrony.

Od wielu lat stosuje siç metody pomiaru temperatury pomiç-dzy poszczegolnymi warstwami materiatow wchodzqcymi w sktad zestawow uktadu wtasciwych dla ubran specjalnych [39]. Pomiary te prowadzq do uzyskania charakterystyk przebiegu zmian temperatury pod wptywem strumienia cieplnego, jak np.:

- system oparty na standardzie NFPA 1971 - 2000 (National Fire Protection Association) w kontekscie odniesienia do normy ASTM 4108 (wg wskaznika TPP - ang. thermal protective performances),

- metoda pomiaru oparta na odniesieniu do wskaznika RPP (ang. radiant protective performances),

- metoda oceny materiatow probek odziezy ochronnej TPTF (ang. hermalproperties test fixture).

W metodzie TPTF stosuje siç ceramiczny materiat MACOR symulujqcy zachowanie skory ludzkiej oraz 122 czujniki (sensory) temperatury. Pozwala to na ocenç skutecznosci odziezy ochronnej na dziatanie srodowiska gorqcego z uwzglçdnieniem promieniowania, dziatania ptomienia oraz przenikania ciepta do wewnqtrz. Inne rozwiqzanie nawiqzujqce do reakcji skory ludzkiej na strumienie ciepta w ochronach osobistych strazakow zasto-sowano m.in. w badaniach zespotow Rezwan i in. [40] oraz Bogu-stawska-Bqczek i Hes [41].

Poza zastosowaniem klasycznego rozwiqzania z pomiarem wielokanatowym przy uzyciu czujnikow temperatury w postaci termopar coraz czçsciej stosowane sq rozwiqzania z uzyciem pomiaru promieniowania podczerwonego, tj. z wykorzystaniem kamer termowizyjnych. Istniejq tez rozwiqzania, w ktorych pomiar jest dwutorowy, zarowno termograficzny, jak i w postaci termopar. Otrzymane w wyniku pomiarow przebiegi wykresow temperatur pozwalajq na weryfikacjç danych.

W projekcie THERMOTEX (nr D0B-BI06/04/104/2014 „Nowoczesne technologie nanokompozytowych, refleksyjnych warstw materiatow strazackich ubran ochronnych") [28], w badaniu skutecznosci tkanin i ich zestawow dedykowanych do ubran specjalnych, zastosowano kilka progresywnych metod. Opraco-wano stanowiska z mozliwosciq pomiaru strumieni cieplnych przechodzqcych przez warstwy tkanin z rownoczesnym zawil-goceniem probek. Ponadto wprowadzono mozliwosc jednocze-snego pomiaru z zastawaniem termopar oraz od strony chronio-nej ostony, kamery termowizyjnej. Strumienie cieplne mogq byc generowane zarowno od promiennikow elektrycznych, palnika (badanie oddziatywania ptomienia), jak i elementu metalowego (badanie gorqcego kontaktu) [41].

Innowacje prowadzone sq rowniez w zakresie zastoso-wania modelowania cyfrowego czynnikow zagrozen i wpro-wadzenie symulacji komputerowych [42-45]. Duze uznanie

The test stands or climate chambers themselves, with their ability to precisely programme simulated conditions via digital control, are one of the conditions for reproducing real-life situations. The second is the ability to measure with a high degree of accuracy and the video recording of the trial as part of the developed test.

Examples of references to the fire environment are the PYRO-MAN tests [47] (Centre for Research on Protection and Comfort, North Carolina), THERMOMAN (DU PONT), Ralph (BTTG, see Figure 4) [46] or the use of a mannequin developed by the University of Alberta 'Harry Burns' (University of Alberta) [48].

w srodowisku eksploatacji zyskujq metody oparte na symula-cjach fizycznych z wykorzystaniem manekinow [46]. Poziom kon-strukcji tych stanowisk pozwala coraz wierniej odtwarzac rze-czywiste sytuacje. Same stanowiska czy komory klimatyczne z mozliwosciami precyzyjnego programowania symulowanych warunkow poprzez cyfrowe sterowanie to jeden z warunkow odtwarzania realnych sytuacji. Drugi natomiast to mozliwosci pomiaru z duzq doktadnosciq oraz rejestracja wizyjna przebiegu proby w ramach opracowanego testu.

Przyktadami odniesien do srodowiska pozaru sq testy PYRO-MAN [47] (Center for Research on Protection and Comfort, North Carolina), THERMOMAN (DU PONT), Ralph (BTTG, zob. ryc. 4) [46] czy tez zastosowanie manekinu opracowanego przez Uniwersy-tet Alberty „Harry Burns" (Uniwersytet Alberta) [48].

Figure 4. Execution of the fire test using the RALPH mannequin in the BTTG Manchester laboratory Rycina 4. Realizacja testu ogniowego z wykorzystaniem manekina RALPH w laboratorium BTTG Manchester Source / Zrodto: R. Wolariski.

In all cases - in addition to obtaining measurements of the temperature reached in specific units of time on the surface of the mannequin - it is also possible to observe the behaviour of the protective clothing. The use of thermal mannequins makes it possible to test the thermal insulation of clothing [49]. The results obtained by this method allow for constructive evaluation and conclusions and provide an important impetus for any modernisation and development.

Another important function from the point of view of potential users is to obtain information about the possible risk of defined levels of burn degrees. Therefore, tests using mannequins, such as THERMOMAN [50] (see Figure 5), are also carried out on the effect of heat fluxes - also in the context of workload and the associated heat and moisture exchange in clothing. With the use of mannequins, the water vapour resistance of clothing sets (Thermal Evaporative Resistance, RET) can also be determined with reference to ASTM F2370-10 [51]. This standard provides a description, requirements and a method for implementing the tests.

We wszystkich przypadkach - poza uzyskaniem wynikow pomiarow temperatury osiqganej w okreslonych jednostkach czasu na powierzchni manekina - mozliwa jest takze obserwa-cja zachowania ubran ochronnych. Zastosowanie manekinow ter-micznych umozliwia badania izolacyjnosci cieplnej odziezy [49]. Wyniki otrzymane tq metodq pozwalajq na konstruktywne ocen? i wnioski oraz stanowiq istotny impuls do wszelkich moderniza-cji i rozwoju.

Innq istotnq funkcjq z punktu widzenia potencjalnych uzyt-kownikow jest uzyskanie informacji o mozliwym zagrozeniu zdefiniowanych poziomow stopni oparzen. Dlatego tez badania z wykorzystaniem manekinow, jak np. THERMOMAN [50] (zob. ryc. 5), prowadzone sq takze w zakresie wptywu strumieni cieplnych - rowniez w kontekscie obciqzenia pracq i zwiqza-nymi z niq wymianq ciepta i wilgoci w ubraniach. Dzi?ki zasto-sowaniu manekinow mozna wyznaczac takze opor pary wodnej zestawow odziezowych (ang. Thermal Evaporative Resistance, RET) w nawiqzaniu do normy ASTM F2370-10 [51]. Norma ta zawiera opis, wymagania i metod? realizacji badan.

Figure 5. Diagram of the thermal test stand with THERMOMAN mannequin [46] (where: 1. a system that records the temperature changes given by the sensors and prepares a prediction of possible burns using the garment under test. 2. Temperature sensors distributed over the surface of the mannequin (122 pieces). The temperature is not recorded in the areas covered by the firepit, helmet, gloves and boots. 3. 8 gas burners arranged around the mannequin. 4. Sample of clothing under test. 5. Jacket. 6. Trousers)

Rycina 5. Schemat stanowiska do badan termicznych z manekinem THERMOMAN [46] (gdzie: 1. System rejestrujqcy zmiany temperatury podawane przez czujniki i przygotowujqcy prognoz? mozliwych poparzen przy uzyciu badanego ubrania. 2. Czujniki temperatury rozmieszczone na powierzchni manekina (122 sztuki). Nie rejestruje si? temperatury w miejscach przykrywanych przez kominiark?, hetm, r^kawice i buty. 3. Palniki gazowe w ilosci 8 sztuk rozmieszczone wokot manekina. 4. Probka badanego ubrania. 5. Kurtka. 6. Spodnie)

Source / Zrodto: R. Wolanski R., J Gietzecki, B. Brzychczyk, Badanie ubran specjalnych przy uzyciu manekina Ralph [46, s. 65-70].

Other examples include research conducted at the Technical University of Lodz [52] using the Newton mannequin and at the Central Institute for Labour Protection - National Research Institute [53]. The structure of the NEWTON mannequin is made of copper. The silhouette is covered with an epoxy laminate with carbon fibre reinforcement. It is suitable for physical workloads in an ambient temperature range of -20-50°C. It is worth noting that mannequins designed for ergonomic testing are often constructed with gender specificity and requirements in mind, with the female equivalent of the Newton mannequin being the DIANA mannequin [53].

Innym przyktadem sq badania prowadzone na Politechnice Lodzkiej [52] z zastosowaniem manekina Newton oraz w Cen-tralnym Instytucie Ochrony Pracy - Panstwowym Instytucie Badawczym [53]. Konstrukcja manekina NEWTON wykonana jest z miedzi. Sylwetka pokryta jest laminatem epoksydowym

0 zbrojeniu z wtokien w^glowych. Dostosowany jest do obciq-zen pracq fizycznq w zakresie temperatur otoczenia -20-50°C. Warto zaznaczyc, iz manekiny przeznaczone do badan ergono-micznych cz?sto konstruowane sq z uwzgl^dnieniem specyfiki

1 wymagan ze wzgl^du na ptec, a odpowiednikiem zenskim manekina Newton jest manekin DIANA [53].

Conclusion

Technological change, which encompasses virtually all areas of modern human activity, from work to leisure, is also taking place in the design and development of personal protective equipment. They are the result of both social conditions and the transformation of risk factors in particular areas of life. The human-technology-environment system, despite its seemingly well-established framework, is also evolving. Meeting environmental and technical risks is at the same time protecting people in the microclimates of their activities. Special clothing is one of the core elements of primary protection and should reactively keep up with threats. Textile material solutions play a key role in their protective mechanism, hence the importance of upgrading and modifying them for the safety of the firefighter. However, both the legal requirements for safety and the nature of the environment of a fire or other incident resulting in the emission of various hazards must be taken into account. Therefore, the further

Podsumowanie

Przemiany technologiczne obejmujqce swq dynamikq prak-tycznie wszystkie obszary dziatalnosci wspotczesnego czto-wieka, od pracy po rekreacj?, rowniez majq miejsce w konstrukcji i rozwoju srodkow ochrony indywidualnej. Sq rezultatem zarowno uwarunkowan spotecznych, jak i transformacji czynnikow zagro-zen w poszczegolnych dziedzinach zycia. Uktad cztowiek - technika - srodowisko, mimo pozornie ugruntowanych ram, rowniez ulega ewolucjom. Wychodzenie naprzeciw zagrozeniom srodowi-ska i techniki to zarazem ochrona cztowieka w mikroklimatach jego aktywnosci. Ubrania specjalne nalezq do podstawowych ele-mentow ochrony gtownej i powinny reaktywnie nadqzac za zagro-zeniami. Kluczowq rol? w ich mechanizmie ochronnym odgrywajq tekstylne rozwiqzania materiatowe, stqd istotne znaczenie ma ich modernizacja i modyfikacja pod kqtem bezpieczenstwa stra-zaka. Nalezy jednak uwzgl?dniac zarowno wymagania prawne w zakresie bezpieczenstwa, jak i charakter srodowiska pozaru

direction and type of changes and modifications made should take into account the broad spectrum of hazards present at the site, rather than focusing only on selected parameters.

Literature / Literatura

[1] ASTM F1959. Standard Test Method for Determining the Arc Rating of Materials for Clothing. 2017, pp. 14, https:// doi.org/10.1520/F1959_F1959M-14E01.

[2] ASTM F1506-22. Standard Performance Specification for Flame Resistant and Electric Arc Rated Protective Clothing Worn by Workers Exposed to Flames and Electric Arcs. 2022, pp. 12, https://doi.org/10.1520/F1506-22.

[3] Stoll A.M., Chianta M.A., Burn Protection and Prevention in Convective and Radiant Heat Transfer, "Aerospace Medicine" 1968, 39, 1097-1100.

[4] Song G., Wang F., Firefighters' Clothing and Equipment: Performance, Protection, and Comfort, CRC Press Taylor & Francis Group. 2019, https://doi.org/10.1201/9780429444876.

[5] Wisniewski T.S., Wymiana ciepfa w ochronach osobistych strazakow, Wyd. Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Warszawska, Warszawa 2016.

[6] PN-EN-1486:2009 Odziez ochronna. Metody badania i wyma-gania dla odziezy odbijajqcej napromieniowanie cieplne przeznaczonej do specjalnej akcji przeciwpozarowej.

[7] Wesotowska M., Delczyk-Olejniczak B., Wiokna w balistyce - dzis i jutro, „Techniczne Wyroby Wtokiennicze" 2011, 1/2, 41-50.

[8] Mandal S., Camenzind M., Annaheim S., Rossi R.M., Firefighters' Protective Clothing and Equipment, w: Song G., Wang F., Firefighters' Clothing and Equipment: Performance, Protection, and Comfort, CRC Press Taylor & Francis Group, 2019, Ch. 2, 35.

[9] Bourbigot S., Flame retardancy of textiles: New approaches [w] Horrocks A.R., Price D. (eds), Advances in Fire Retardant Materials. United Kingdom, Woodhead Publishing Limited, 2008, 9-40.

[10] Miedzinska D., Wolanski R., Review of fibers and fabbrics used for special services protective clothing in terms of their mechanical and thermal properties, "Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej" 2022, 71(1), 15-34, https://doi. org/10.5604/01.3001.0016.1379.

[11] Czerwienko D., Lemanska K., Pastuszka t., Technologia materialöwna ubrania strazackie, BITP Vol. 28 Issue 4, 2012, pp. 119-129.

[12] Samanta A.K., Baghchi A., Biswas S.K., Fire retardant finishing of jute fabric and its thermal behaviour using phosphorous and nitrogen based compound, "Journal of Polymer Materials" 2011, 28(2), 149-169.

[13] Tasukada M., Khan M.M.R., Tanaka T., Morikawa H., Thermal characteristics and physical properties of silk fabrics grafted with phosphorous flame retardant agents, "Textile Research Journal" 2011, 81(15), 1541-1548, https://doi. org/10.1177/0040517511407376.

bqdz innych zdarzen, ktorych konsekwencjq jest emisja roznego rodzaju zagrozen. Dlatego tez dalszy kierunek oraz rodzaj wpro-wadzanych zmian i modyfikacji powinien uwzglçdniac szerokie spektrum zagrozen wystçpujqcych w miejscu zdarzenia, a nie skupiac siç jedynie na wybranych parametrach.

[14] Gielzecki J., Mania R., Marszatek, Wolanski R., Deposition of Thin (Ti,Si)N Reflecive Layers on Textiles Substrates, "Przeglqd Elektrotechniczny" 2022, 98(9), 235-238, https://doi.org/10.15199/48.2022.09.55.

[1 5] Song G., Lu Y., Flame resistant textiles for structural and proximity fire fighting [w] Kilinc F.S., Handbook of fire resistant textiles, Woodhead Publishing Limited, 2013. Ch. 19, 520-548, https://doi.org/10.1533/9780857098931A520.

[16] Shaid A., Wang L., Padhye R., Bhuyian M.A.R., Aerogel non-woven as reinforcement and batting material for firefighter's protective clothing: a comparative study, "Journal of Sol-Gel Science and technology" 2018, 87(1), 95-104, https://doi. org/10.1007/s10971-018-4689-8.

[17] Liu X.X., Lin L.T., Wang X.D., Zheng H.Q., Study on temperature response and thermal protection of shape memory combination fabrics, w: Textile Bioengineering and Informatics Symposium Proceedings, Y. Li, X.N. Luo, Y.F. Liu (red.), Textile Bioengineering and Informatics Society, Beijing, China: 2011, 230-236.

[18] Dadi H.H., Literature Overview of Smart Textiles, Swedish School of Textiles, Master of Textile Technology, University of Boras, Sweden 2010.

[19] Chitrphiromsri P, Kuznetsov A.V., Song G., Barker R.L., Investigation of feasibility of developing intelligent firefighter-protective garments based on the utilization of a water-injection system, "Numerical Heat Transfer Applications" 2006, 49, 427-450, https://doi.org/10.1080/10407780500359869.

[20] Mandal S., Annaheim S., Greve J., Camenzind M., Rossi R.M., Modeling for predicting the thermal protective and thermo--physiological comfort performance of fabrics used in firefighters' clothing "Textile Research Journal" 2018, 89(14), 2836-2849, https://doi.org/10.1177/0040517518803779.

[21] Lessan F., Montazer M., Moghadam M., A novel durable flame--retardant cotton fabric using sodium hypophosphite, nano TiO2 and maleic acid, "Thermochim. Acta" 2011, 520, Issue 1-2, 48-54, https://doi.org/10.1016Zj.tca.2011.03.012.

[22] Rabajczyk A., Zielecka M., Popielarczyk T., Sowa T., Nano-technology in Fire Protection - Application and Requirements, "Materials" 2021, 14(24), 7849, https://doi. org/10.3390/ma14247849.

[23] Wolanski R., Technologia imateriafy do produkcji ochron ter-micznych przedpromieniowaniem podczerwonym i mikrofa-lowym, rozprawa doktorska, Akademia Gorniczo-Hutnicza, Wydz. Inzynierii Materiatowej i Ceramiki, Krakow 2008.

[24] Mania R., Godlewska E., Mars K., Morgiel J., Wolanski R., Metoda otrzymywania cienkich warstw ceramicznych na tka-ninach, Patent PL, (2014), 215960 B1.

[25] Marszatek K., Morgiel J., Wolanski R., Warstwy TiN-Si3N4 nanoszone tkaniny ochronne technikq magnetronowq, „Elek-tronika" 2014, 55(2), 19-22.

[26] Miedzinska D., Gietzecki J., Mania R., Marszatek K., Wolanski R., Experimental study on thermal loads of fabrics used the construction of firefighters' protective clothing covered with reflective composite nanolayers Ti,Siand Ti,Si/(Ti,Si)N, "Materials" 2021, 14, 3493, https://doi.org/10.3390/ma 14133493.

[27] Leja E., Precht E., Wolanski R., Metody nanoszenia powlok na ochrony osobiste sfuzb ratowniczych, Materiafy konfe-rencyjne: Tendencje rozwojowe w technikach ratowniczych i wyposazeniu technicznym, Krakow 2007, 62-70.

[28] Projekt THERMOTEX, nr DOB-BIO 6/04/104/2014 „Nowo-czesne technologie nanokompozytowych, refleksyjnych warstw materiatow strazackich ubran ochronnych, https:// thermotex.wat.edu.pl/[dost^p: 20.02.2023].

[29] Nowoczesne technologie nanokompozytowe w ubraniach strazackich, portalmundurowy.pl [dost^p: 20.02.2023].

[30] Idczak E., Str^k T., Badania dynamiczne struktur kompozy-towych z rdzeniem o wfasciwosciach auksetycznych, XIV Konferencja Naukowo-Techniczna Techniki Komputerowe w Inzynierii, 2016, https://tki.wat.edu.pl/2016/streszcze-nia_TKI_pdf/109_Idczak.pdf [dost^p: 20.02.2023].

[31] Kim H., Abdala A.A., Macosko C.W., Graphene/polymer nanocomposites, "Macromolecules" 2010, 43, 6515-6530, https://doi.org/10.1021/ma100572e.

[32] Byrne M.T., Gun'ko Y.K., Recent advances in research on carbon nanotube-polymer composites, "Advanced Materials" 2010, 22, 1672-1688, https://doi.org/10.1002/ adma.200901545.

[33] Paul D.R., Robeson L.M., Polymer nanotechnology: nanocomposites, "Polymer" 2008, 49, 3187-3204, https://doi. org/10.1016/j.polymer.2008.04.017.

[34] Ray S.S., Okamoto M., Polymer/layered silicate nanocom-posites: a review from preparation to processing, "Progress in Polymer Science" 2003, 28, 1539-1641, https://doi. org/10.1016/j.progpolymsci.2003.08.002.

[35] Morgan A.B., Flame retarded polymer layered silicate nano-composites: a review of commercial and open literature systems, "Polymers for Advanced Technologies" 2006, 17, 206-217, https://doi.org/10.1002/pat.685.

[36] Krzeminska S., Hrynyk R., Pietrowski P., Possible application of nanomaterials in personal protective equipment, "Work Safety: Science and Practice" 2009, 5, 7-9.

[37] Nie Y., Mugaanire I.T., Guo Y., Wang R., Hou K., Zhu M., A hybrid hydrogel/textile composite as flame-resistant dress, "Progress in Natural Science: Materials International" 2021, 31, 33-40, https://doi.org/1 0.1 01 6/j. pnsc.2020.11.009.

[38] Illeperuma W.R.K., Rothemund P., Suo Z., Vlassak J.J., Fire-Resistant Hydrogel-Fabric Laminates: A Simple Concept That May Save Lives, "ACS Applied Materials & Interfaces" 2016, 8, 2071-2077, https://doi.org/10.1021/ acsami.5b10538.

[39] Mell W.E., Lawson R.J., A Heat Transfer Model for Firefighters'

Protective Clothing, "Fire Technology" 2010, 46(4), 833841, https://doi.org/10.1007/s10694-010-0139-z.

[40] Rezwan A.A., Hossain S., Islam M.A., Study of thermal response of skin symulant material with a protective fabric under a hot air jest, 5th BSME International Conference on Thermal Engineering, Dhaka, 21-23.12.2012.

[41] Bogustawska-Bqczek M., Hes L., Effective Water Vapour Permeability of Wet Wool Fabric and Blended Fabrics, "Fibres & Textiles. Eastern Europe" 2013, 21, 1(97), 67-71.

[42] Lapka P, Furmanski P., Evaluation of a human skin surface temperature for the protective clothing - Skin system based on the protective clothing-skin imitating material results, "International Journal Of HEAT and Mass Transfer" 2017, 114, 1331-1340, https://doi.org/10.1016Zj.ijheatm asstransfer.2017.06.033.

[43] Lapka P., Furmanski P., Zastosowanie dwurownaniowego modelu transportu ciepfa w skorze do oceny charakterystyk cieplnych ubran ochronnych, „Przemyst Chemiczny" 2017, 96(2), 343-347, https://doi.org/10.15199/62.2017.2 13.

[44] Wisniewski T., Furmanski P., Lapka P, Problemyzwiqzane z ocenq ochron osobistych poddanych obciqzeniu ciepl-nemu, w: Problemy monitoringu eksploatacji sprzqtu i wypo-sazenia strazy pozarnej, J. Roguski J. (red.), Wydawnictwo CNBOP-PIB, 85-106, https://doi.org/10.17381/2015 2.

[45] Lapka P., Furmanski P., Modeling and analysis of the influence of the protective garment movement on the skin temperature and burn degree, "Fire Safety Journal" 2020, 111, 102916, https://doi.org/10.1016/jfiresaf.2019.102916.

[46] Wolanski R., Gietzecki J., Brzychczyk B., Badanie ubranspe-cjalnych przy uzyciu manekina Ralph, w: Ziotko M. (red.), Tendencje rozwojowe w zwalczaniu pozarow, Wyd. AGH, Krakow 2017, 65-70.

[47] https://textiles.ncsu.edu/tpacc/heat-and-flame-protec-tion/pyroman [dost?p: 20.02.2023].

[48] Udayraj, Talukdar P, Das A., Alagirusamy R., Heat and mass transfer through thermal protective clothing - A review "International Journal of Thermal Sciences" 2016, 106, 32-56, https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2016.03.006.

[49] Krucinska I., Korycki R., Skrzetuska E., Kowalski K., Puszkarz A., Wybrane zagadnienia z metrologii uzytkowej odziezy funkcjonalnej, Wyd. Politechniki Lodzkiej, Lodz 2016.

[50] Szutczynska D., Roguski J., Complex Approach to Thermal Testing of Firefighters' Protective Clothing, SFT Vol. 58 Issue 2, 2021, pp. 154-16, https://doi.org/10.12845/ sft.58.2.2021.9.

[51] ASTM F2370-10 Standard Test Method for Measuring the Evaporative Resistance of Clothing Using a Sweating Manikin, 2015, 6, https://doi.org/10.1520/F2370-10.

[52] Krucinska I., Skrzetuska E., Badania ergonomiczne odziezy ochronnej z zastosowaniem manekina typu NEWTON, w: Problemy monitoringu eksploatacji sprzqtu i wyposazenia strazy pozarnej, J. Roguski (red.), Wydawnictwo CNBOP-PIB, 107-116, https://doi.org/10.17381/2015.2.

[53] Mtynarczyk M., Manekiny termiczne jako narzqdzie oraz oporu pary wodnej zestawow odziezy, „Bezpieczenstwo Pracy" 2015, 1/15, 18-20.

PROF. ANNA RABAJCZYK, D.SC. - graduate of the Institute of Chemistry at the Higher School of Pedagogy in Kielce (now: Jan Kochanowski University in Kielce). She received her PhD in chemistry from the Department of Chemistry at the University of Opole in 2000 and her habilitation degree from the Wroctaw University of Technology in 2011. She was awarded a professorship in 2022 in the area of environmental engineering, mining and energy. She specialises in environmental engineering. Expert in carbon and water footprint calculations. Ecomediator on sustainability. Research interests are related to the areas of environmental chemistry, nanotechnology, biotechnology and their application in environmental engineering, including neutralisation and removal of pollutants, clean-up of contaminated areas. Manager and member of teams implementing projects and grants funded from national (NCN, NCBR, MNiSW) and foreign (USA, EU) sources, both scientific, implementation, teaching and investment. She has received foreign scholarships (USA, Norway, Ireland). She has been and is a member of expert panels, organising committees and scientific committees of national and international conferences and congresses. The results of the research have been published in more than eighty publications (mostly in journals on the Philadelphia List) and monographs, studies commissioned by external bodies, and presented in lectures at many national and international conferences and seminars conducted by invitation.

SEN. BRIG. (RETD.) ROBERT WOLANSKI, PH.D. ENG. - employee of the Fire Service College of the State Fire Service in Cracow, Department of Civil and Cultural Protection Training Centre. Graduate of the AGH University of Science and Technology in Krakow, officer studies at the Main School of Fire Service, postgraduate studies in the area of wheeled vehicle operation (Higher Officers' Car School in Pita) and road accident expertise (Cracow University of Technology with the Institute of Forensic Expertise). He defended his doctoral thesis on infrared and microwave thermal protection technologies and materials at the Faculty of Materials Engineering and Ceramics of the AGH University of Science and Technology. Parallel to his teaching activities he carries out scientific work within the scope of projects and individual research. He cooperates with research teams from both universities and recognised institutes. He focuses on safety engineering issues with a particular emphasis on rescuer safety. He is the author of a number of publications and a reviewer for recognised publications. In innovation activities, he is the co-author of the patent "Method of manufacturing ceramic layers on fabric". He has initiated the organisation of a number of conferences and seminars aimed at presenting and exchanging scientific and technical ideas in the area of progressive structures, technologies and organisational solutions for reducing the risk of rescue operations. Currently, as a member of staff at the Centre for Education in the Protection of People and Cultural Property at SAPSP Krakow, he continues to promote, educate and develop initiatives in the area of protection of cultural heritage.

PROF. DR HAB. ANNA RABAJCZYK - absolwentka Instytutu Che-mii Wyzszej Szkoty Pedagogicznej w Kielcach (obecnie: Uniwersytet Jana Kochanowskiego w Kielcach). W 2000 r. uzyskata stopien dok-tora nauk chemicznych na Wydziale Chemii Uniwersytetu Opolskiego, a w 2011 r. stopien doktora habilitowanego na Politechnice Wroctaw-skiej. W 2022 r. otrzymata tytut profesora w dziedzinie: inzynieria sro-dowiska, górnictwo i energetyka. Specjalnosc - inzynieria srodowiska. Ekspert w zakresie kalkulacji sladu w?glowego i wodnego. Ekomediator w zakresie zrównowazonego rozwoju. Zainteresowania badawcze zwiq-zane sq z obszarem chemii srodowiska, nanotechnologii, biotechnologii i ich zastosowania w inzynierii srodowiska, w tym neutralizacji i usuwa-niu zanieczyszczen, oczyszczaniu obszarów skazonych. Kierownik oraz cztonek zespotów realizujqcych projekty i granty finansowane ze zródet krajowych (NCN, NCBR, MNiSW) i zagranicznych (USA, EU), zarówno naukowych, wdrozeniowych, dydaktycznych, jak i inwestycyjnych. Otrzy-mata stypendia zagraniczne (USA, Norwegia, Irlandia). Byta i jest czton-kiem zespotów eksperckich, komitetów organizacyjnych oraz komite-tów naukowych konferencji i kongresów krajowych i zagranicznych. Wyniki badan zostaty opublikowane w ponad osiemdziesiçciu publi-kacjach (w wi?kszosci w czasopismach z Listy Filadelfijskiej) i mono-grafiach, opracowaniach przygotowywanych na zlecenie jednostek zewnçtrznych, i prezentowane podczas wystqpien na wielu konferen-cyjnych krajowych i zagranicznych oraz seminariach prowadzonych na zaproszenie.

ST. BRYG. W ST. SP. DR INZ. ROBERT MARCIN WOLANSKI - pracow-nik Szkoty Aspirantów Panstwowej Strazy Pozarnej w Krakowie, Wydziatu Centrum Szkolenia Ochrony Ludnosci i Dóbr Kultury. Absol-went Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, studium oficerskiego Szkoty Gtównej Stuzby Pozarniczej, studiów podyplomowych z zakresu eksploatacji pojazdów kotowych (Wyzsza Oficerska Szkota Samochodowa w Pile) oraz ekspertyz wypadku drogowego (Politech-nika Krakowska z Instytutem Ekspertyz Sqdowych). Obronit prac? doktorskq z zakresu technologii i materiatów do produkcji ochron termicznych przed promieniowaniem podczerwonym i mikrofalowym na Wydziale Inzynierii Materiatowej i Ceramiki Akademii Górniczo--Hutniczej. Prowadzi równolegle z dziatalnosciq dydaktycznq prace naukowe w ramach projektów i badan indywidualnych. Wspótpra-cuje z zespotami badawczymi zarówno uczelni wyzszych, jak i uzna-nych instytutów. Koncentruje si? na zagadnieniach inzynierii bez-pieczenstwa ze szczególnym uwzglçdnieniem bezpieczenstwa ratowników. Jest autorem szeregu publikacji i recenzentem uzna-nych wydawnictw. W dziatalnosci innowacyjnej jest wspótautorem patentu „Sposób wytwarzania ceramicznych warstw na tkaninie". Jest inicjatorem organizacji szeregu konferencji i seminariów ukie-runkowanych na prezentacj? i wymian? mysli naukowo-technicznej w obszarze progresywnych konstrukcji, technologii i rozwiqzan organizacyjnych w zakresie ograniczenia ryzyka prowadzenia dziatan ratowniczych. Obecnie jako pracownik Centrum Ksztatcenia Ochrony Ludnosci i Dóbr Kultury w SAPSP Kraków kontynuuje swojq dziatal-nosc promowania, edukacji i rozwoju inicjatyw w zakresie ochrony dziedzictwa kulturowego.

Ttumaczenie na j?zyk angielski artykutów naukowych (takze ich streszczen), w tym artykutów recenzyjnych, w pótroczniku „Safety & Fire Technology" - zadanie finansowane ze srodków Ministerstwa Edukacji i Nauki w ramach programu „Rozwój Czasopism Naukowych" (umowa nr RCN/SP/0560/2021/1).