Технология нетканых материалов все чаще используется в производстве боевой одежды и средств индивидуальной защиты пожарных.

Работу пожарных всегда называли одной из самых опасных профессий современного общества. Сегодня пожарным приходится сталкиваться с меньшим количеством пожаров, чем раньше. Частично это происходит благодаря дымовым сигнализациям, системам раннего обнаружения и системам подавления, таким как разбрызгиватели для помещений. Тем не менее, огонь, с которым они должны бороться, горит при гораздо более высоких температурах, высвобождает больше токсичных и горючих газов, быстрее распространяется – все это частично является следствием использования в современном обществе высоких технологий и пластмасс.

Пожарные также вынуждены справляться с растущим объемом работы и количества звонков, поскольку они предоставляют общественности все большее количество услуг. Многие пожарные отделения по всей стране сегодня называют себя противопожарными и спасательными службами, оказывая срочную медицинскую помощь по вызову и осуществляя спасательные операции с использованием технических средств в замкнутых помещениях, в условиях наличия опасных материалов, в ямах и траншеях, а также операции на поверхностях с крутым уклоном.

Боевая одежда

Она представляет собой костюм из двух компонентов – пальто и штаны. Это самый узнаваемый элемент защитного оборудования из противопожарного ассортимента средств личной защиты (СЛЗ). Одежда включает в себя трехслойное облачение, в которое часто добавляется нетканая прокладка. Слои одежды представляют собой внешняя оболочку, тепловую прокладку / барьер и гидроизолирующую прокладку. Несмотря на то, что слои одежды совместно защищают пожарного, некоторые производители могут использовать различные соотношения ткани и волокон, создавая индивидуальные слои.

Внешняя оболочка

Верхний слой, который называют внешней оболочкой, состоит из таких материалов как Кевлар, Номекс, полибензимидазол (PBI), матрица PBI, Millenia, Basofil или сочетания материалов. Большинство производителей этих продуктов при изготовлении внешней оболочки используют Кевлар или Номекс производства компании Dupont вместе со своими собственными продуктами. Сочетание Номекса и Кевлара обеспечивает такие свойства боевой одежды как устойчивость против огня и высокой температуры, прочность, легкость и долговечность. Также данные материалы защищают человека, занимающегося противопожарными операциями, от острых предметов и истираемых поверхностей.

Если изучить некоторые продукты, из которых выбирают пожарные отделения, то можно увидеть следующие варианты:

• PBI – искусственная смесь, 60% Кевлара и 40% PBI, предлагается в виде материала «rip stop» или саржевого переплетения. Данный продукт исполнен в цвете естественной бронзы, однако вариант черного цвета позволяет значительно ослабить проблемы деградации под воздействием УФ-излучения, а также повысить прочность.

• Номекс III – искусственная смесь, 93% Номекса, 5% Кевлара и 2% углеродного антистатика. Продукт производится в трех весовых вариантах: 6, 7 и 7.5 унции. Предлагается три различных вида ткани: «rip stop», саржевое переплетение и парусина.

• Millenia XT – искусственная смесь, 60% Кевлара, 20% Номекса и 20% РВО (полибензобисоксазол), предлагается в виде материала «rip stop» весом 7.5 opsy.

• Basofil – вариант, используемый в противопожарной службе, представляет собой искусственную смесь, состоящую из материала Basofil (40%) и Кевлара (60%).

• Advance – искусственная смесь, состоящая из Кевлара (60%) и Номекса (40%), предлагается компанией Southern Mills.

• РВО – возможно, самый новый из материалов; данная искусственная смесь появилась в 2000 году, и состоит из силона (40%) и материала Technora Millenia (60%).

С точки зрения пожарного данный внешний слой наиболее важен – он должен выдерживать высокие температуры в условиях окружающего огня и жары и при этом противостоять ударам и трению осколков стекла и острых предметов. Когда отдельные пожарные отделения собираются покупать боевую одежду, они ищут варианты с прочной и долговечной внешней оболочкой, обладающей устойчивостью против воды. Формулируя технические требования, отделения могут выбирать между внешней оболочкой, которая предлагает улучшенную термостойкость в условиях огня и жара, и материалом, обеспечивающим повышенную устойчивость против колющих ударов, разрывов и трения. Также можно заказать внешнюю оболочку с защитой на основе самых передовых технологий в области гидрофобности внешней оболочки (материал Super Shelltite, содержащий Тефлон производства компании DuPont), которые поддерживают одежду в более сухом и чистом состоянии, противостоят трению.

Внешняя оболочка боевой одежды обычно обеспечиваются двумя или тремя видами запорных систем (застежки, пряжки, молнии и «липучки»), чтобы жар, дым, вода и химикаты не проникали через одежду. В манжеты обычно вшиваются эластичные материалы, чтобы вещества не проникали в рукава. Согласно стандартам NFPA (Национальная Ассоциация Противопожарной Защиты) материал боевой одежды должен содержать некоторое количество отражающего материала.

Обычно это пленка 3M Scotchlite или Refkexite, которые делают пожарных более заметными среди дыма или в темноте, если на них навести источник света. Данный материал вшивается во внешнюю оболочку, и некоторые производители сегодня используют уникальное кевларовое волокно, обладающее свойством устойчивости против трения и известное как Trim-Traxx. Утверждается, что добавление 8-10 стежков данного материала на дюйм внешней оболочки в разных местах (отражающие полосы, манжеты и швы) увеличивает общий срок службы и уменьшает эксплуатационные расходы.

Последние 20 лет боевая одежда является важным инструментом в работе пожарных; ее использование позволило резко уменьшить количество ожоговых травм и увечий, от которых страдают пожарные, работающие во многих крупных пожарных отделениях. Тем не менее, с учетом тех условий, в которых используется боевая одежда, она с легкостью может быть испорчена или потребовать починка даже после одного пожара или несчастного случая. Определенные участки одежды повредить легче, чем другие. К таким участкам можно отнести колени, запястья и карманы.

В условиях жары и пожара, пытаясь пробраться к очагу огня, пожарные часто передвигаются на коленях или корточках, пробираются на одном колене. Часто требуется перебираться через горячие материалы, в результате чего внешняя оболочка страдает в районе коленей. Пожарных учат «подметать» пол водой из шланга, что убирать горячие материалы с пути при продвижении. К сожалению, столкновения с горячими объектами в условиях плохой или отсутствующей видимости являются известной опасностью во время тушения пожара.

Стараясь уменьшить количество ожогов и травм в районе коленей, некоторые производители увеличили площадь внешней оболочки. Это делается путем добавления наколенной прокладки (изготовленной из Кевлара, Номекса, PBI или материала Arafil), которые прикрепляются к поверхности одежды в районе коленей при помощи застежек и «липучек». Пожарная служба города Нью-Йорк (FDNY) в настоящее время позволяет своим пожарным выбирать между наколенными прокладками Уровней 2 и 3 для своей персональной боевой одежды.

Прокладка уровня 3 толще, чем уровень 2, и обычно используется пожарными, приписанными к компаниям, которые работают с двигателями и управляют гибкими трубопроводами. Таким пожарным приходится карабкаться в окружении горячей воды и обломков. Первоначально в FDNY использовались наколенные прокладки уровня 1, однако было отмечено, что пожарные, использующие такие прокладки, получают больше ожогов. Поскольку тенденция нарастала, подразделение безопасности выпустило директиву, обязывающую всех пожарных отказаться от прокладок уровня 1 и заменить их прокладками уровня 2 и 3. В настоящее время FDNY изучает другие варианты повышения эффективности наколенных прокладок. К сожалению, толстые наколенные прокладки могут впитывать много воды и в определенных условиях становиться причиной появления паровых и тепловых ожогов на коленях.

Одним из усовершенствований, используемых для повышения долговечности внешней оболочки, - это новая ткань под названием Dragonhide весом 9.7 opsy, в состав которой входят 34% пара-арамида, 63% арамида и 3% угольной нити. Данный материал используется на участках, часто подвергающихся трению, например коленях и локтях. Вследствие того, что пожарные носят в карманах ручные инструменты с острыми краями (шуруповерты и кусачки), часто возникают проблемы с дырами в материале. Некоторые из современных внешних оболочек изготавливаются с использованием двухслойного материала на внешней оболочке с армирующим шитьем.

Один из производителей, Morning Pride, запатентовал накладывающиеся манжеты, которые накладываются на рукавицу и защищают человека от проникновения жидкости во время работы рук при тушении пожара. Такие накладывающиеся манжеты можно вшить в рукава или прикрепить «липучками», а носящий одежду человек может подладить их. Манжеты представляют собой еще один способ повысить уровень безопасности в работе пожарного.

Усовершенствования и варианты

Многие производители предлагают варианты, которые можно добавлять к внешней оболочке боевой одежды. Среди некоторых из этих вариантов: радио карман и микрофонная лента, петли материала, которые вшиваются внутрь обшлагов штанов и вокруг них и таким образом обеспечивают защиту при помощи «липучек» и/или застежек, держатель для фонаря, внешние карманы на куртке или штанах, а также длинные карманы на штанах. Это лишь немногое из того, что пожарное отделение может заказать для боевой одежды.

К сожалению, работа пожарных опасна по своей сути, и трагедии иногда все же происходят, невзирая на то, что существует множество вариантов выбора, усовершенствований и передовых технических решений. Некоторые куртки можно оборудовать «устройством аварийной эвакуации» или «выбрасывающей» веревкой или лентой, которая вшивается в куртку. Такие веревки или ленты можно снабдить свойствами Кевлара и Номекса. Предполагается, что они будут использоваться в качестве варианта на крайний случай, для спасения пожарного, если он не сможет самостоятельно выбраться из сложного места. Многие производители предлагают пожарным отделениям выбрать расположение карманов для таких веревок, если те не вшиваются внутрь куртки.

Также современные пожарные положительно отзываются о новом продукте под названием Drag Rescue Device, который внедряется внутрь куртки. Он изготавливается из полос Кевлара, которые размещаются между внешней и внутренней оболочками. Полосы петлями обхватывают плечо носящего человека, и один конец одной из петель выступает из кармана, расположенного по центру плеча. На кармане имеется тканевое ушко, соединенное «липучкой» с внешней оболочкой. Это ушко удерживает устройство на месте до тех пор, пока оно не понадобится. Концы другой петли не закреплены, и их необходимо скреплять между собой в том случае, когда носящий человек надевает боевую одежду. Предназначение устройства в том, чтобы помочь пожарному перенести травмированного или потерявшего сознание пожарного к безопасному месту.

Тепловая прокладка и гидроизолирующий барьер

Два других слоя, которые можно изготавливать различными способами, среди которых термокомпрессионное сшивание, иглопробивание, использование толстой и взбитой ткани или выстегивания, важны в неменьшей степени, однако не подвергаются таким воздействиям, как внешняя оболочка. Тепловая прокладка и гидроизолирующий барьер обычно сшиваются друг с другом и прикрепляются к внешней оболочке «липучками» и застежками. Эти два компонента обеспечивают 70-75% тепловой защиты.

Сегодня существует четыре основных вида ватина, использующихся в производстве защитной одежды, которые отличаются друг от друга. Выбор обычно делается в зависимости от уровня эффективности тепловой защиты (ЭТЗ), которую согласно проекту должна обеспечивать одежда, и при этом максимально возможным образом увеличивается общая теплоотдача (ОТО). Очень важно достичь хорошего баланса между материалами, чтобы повысить эффективность продукта по обоим направлениям. К четырем основным видам ватина можно отнести следующие:

1. ткани типа «спанлейс» - чистая волоконная ткань, например Е-89 производства компании DuPont. Такие продукты хорошо сцепляются и очень прочны. Часто их объединяют в несколько слоев для задержки воздуха, они являются очень хорошим изоляционным материалом.

2. Чистый волоконный иглопробивной ватин – сшиты между собой чистые волокна и волокна без предварительной обработки.

3. Иглопробивной ватин с переработанными волокнами – переработанные волокна сшиваются вместе, в результате чего создается менее надежная и прочная ткань.

4. Разволокненный тканевый / волоконный ватин – измельченные отходы и переработанные волокна, обычно очень толстые и тяжелые. Большинство этих продуктов не будут соответствовать новым стандартам NFPA.

Тепловая прокладка, которую можно изготовить из таких продуктов как Caldura, Aralite и Synegry, представляет собой второй барьер, защищающий пожарного от жара. Среди тепловых барьерных материалов лидером является Caldura. Поскольку внешняя ткань сшивается с арамидным ватином, она обеспечивает гладкую поверхность, которая позволяет человеку быстрее надевать и снимать одежду. Также она обладает хорошей устойчивостью против скатывания волокон в комки, что очень важно для пожарных отделений с большим объемом работы. Аралит представляет собой легкий тепловой барьер меньшего объема с внешней тканью на основе Номекса, обеспечивающий повышенный комфорт и более гибкую тепловую защиту.

Тепловые прокладки – это разновидность изоляционных материалов и средств контроля уровня влаги. Они включают в себя нетканое внешнее полотно, которое прикрепляется к изолирующему ватину, толщина может составлять один, два или три слоя. Пожарные носят на спинах автономные дыхательные устройства, которые прикрепляются к плечевым петлям, чтобы приборы оставались на своем месте во время работы. Некоторые производители увеличивают объем тепловой прокладки на плечах, чтобы повысить теплосопротивление.

Тепловую прокладку можно вшить в различные гидроизолирующие слои, обладающие устойчивостью против воды, химикатов и кровяных патогенов. Обычно эти два слоя сшиваются друг с другом ромбовидным или многослойным шитьем. Эти барьеры можно изготовить из таких материалов как Crosstech, Stedair и Gore. На стадии проектирования они сочетаются таким образом, чтобы ослаблять давление жара через движение воздуха (воздухопроницаемость) и при этом предотвратить проникновение жидкостей через одежду.

Новые технологии предлагают немного решений для усовершенствования манжетов. Во-первых, защитные материалы для запястий по-прежнему изготавливаются из Номекса, и некоторые производители предлагают их удлиненные варианты с вырезом для большого пальца. Это позволяет накладывать защиту запястья на рукавицу и предотвратить увечья от попадания жидкостей. Не всем пожарным нравится такое решение, так как они ощущают на своих руках слишком много объемного материала и утрачивают скорость передвижений. Для других способов защиты запястий используется небольшое кольцо из Номекса или иной ткани, в которую просовывается большой палец, и таким образом уровень безопасности поддерживается.

Подобную защиту для запястий также можно удлинить таким образом, чтобы закрыть всю руку и создать рукав, защищающий от воды и жидкостей и улучшающий тепловую защиту. Вновь, присущие профессии пожаротушения недостатки сводят на нет эффективность одежды в районе коленей. Решая эту проблему, многие производители сегодня добавляют на этот участок дополнительный слой тепловой защиты и гидроизолирующего барьера. Это не только обеспечивает усиленную защиту от жара и острых предметов, дополнительный слой прокладки повышает уровень комфорта.

Разработки в области боевой одежды после событий 11 сентября

К сожалению, как выяснилось утром 11 сентября 2001 года, Америка не защищена от атак террористов на своей собственной территории. К тому же, в других частях света также произошли теракты, в которых использовались новые и комплексные виды оружия массового уничтожения. Многие виды вооружений, использованные в подобных прошедших атаках, представляют собой взрывчатку, ставшую причиной серьезных пожаров, крупных разрушений и гибели многих людей. В других терактах акцент делался на использовании химических газов, биологического, радиоактивного и ядерного оружия (обычно их называют CBRN).

События 9 сентября показали, что пожарными первыми в стране реагируют на события. Их защитное оборудование должно быть в готовности, чтобы можно было справиться с новыми вызовами сегодняшнего дня, а также чтобы эффективно действовать во время повседневных вызовов. После 9 сентября многие государственные службы (пожарные, полицейские и скорая медицинская помощь) получили субсидии от правительства США в соответствии с Законом о национальной безопасности. Данные средства были использованы для снабжения служащих такими элементами оборудования как боевая одежда, противогазы, костюмы для работы с опасными материалами и костюмы для обеззараживания. Если это оборудование будет под рукой при подготовке любого рода атак, то службы быстрого реагирования США смогут работать в самых тяжелых условиях, с которыми они могут столкнуться.

С другой стороны, некоторые службы, играющие важную роль в борьбе с пожарами, наряду с некоторыми крупными университетами, осознали необходимость сотрудничества в поиске новых решений в области боевой одежды, если мы хотим справиться с этим новым вооружением. Субсидии Министерства национальной безопасности (DHS) позволили организовать группу для быстрой разработки следующего поколения структурной боевой одежды для борьбы с пожарами. Цель группы заключается в создании персонального защитного оборудования с функциями защиты от CBRN, и при этом не ослабить тепловую защиту и не пожертвовать комфортом и функциональностью.

Объявленные результаты работы проектной группы включают в себя следующее:

• Традиционный гидроизолирующий барьер заменяется химическим/биологическим барьером, который обеспечивает аналогичную воздухопроницаемость, что и нынешние гидроизолирующие барьеры.

• Отделения по-прежнему могут делать выбор среди различных материалов для внешних оболочек и тепловых барьеров.

• Костюм полностью изменяется, модифицируется капюшон, рукавицы и обувь, это делается с целью обеспечения полной защиты тела в ситуации, когда человек несет автономный дыхательный аппарат с защитой от CBRN.

• Внешний вид практически полностью аналогичен нынешней боевой одежде.

• Включаются некоторые функции, которые заметно усиливают структурную защиту от огня.

Несмотря на то, что пять лет незаметно пролетели после произошедших на всей территории США трагедий, противопожарное сообщество продолжает активно работать, разрабатывая противопожарное оборудование, предназначенное для защиты пожарных от всего, что может им повстречаться.

Защитные капюшоны

Многие разработки противопожарной службы были позаимствованы из других отраслей промышленности и профессий. Одним из элементов такого заимствования являются защитные капюшоны, которые пожарные носят на головах после того как наденут лицевую маску дыхательного аппарата. Изначально капюшон был разработан для автогонщиков и по-прежнему используется в этом виде спорта. После своего появления в пожарных отделениях капюшон способствовал значительному снижению количества ожоговых травм в области ушей, шеи и лица.

Существует много разновидностей капюшонов, которые изготавливаются из различных сочетаний материалов (например 100% Номекс весом 8.5 унции, смешанный PBI (20% PBI/80% материала Lenzing) или смесь Basofil). Многие производители предлагают капюшоны в различных цветовых вариантах и разновидностях (черные, желто-коричневые, полосатые и даже «вареные»). Большинство капюшонов армируются эластичным материалом и изготавливаются в двухслойном варианте с тройным шитьем вокруг лица. У некоторых моделей имеется вариант с удлиненным нагрудником, который аккуратно накладывается на шейный участок боевой куртки. Такие удлиненные нагрудники уменьшают количество ожогов от горячей воды, затекающей к груди пожарного.

В настоящее время FDNY снабжает своих служащих капюшонами, изготовленными из двойной трикотажной ткани, которая представляет собой смесь из 20% PBI (полибензимидазол, синтетическое вискозное волокно) и 80% материала Lenzing (огнеупорное синтетическое волокно). Технические условия FDNY требуют использовать на макушке капюшона сеточную структуру. Сетка создается путем сочетания Номекса и других волокон и материалов. Такая конструкция позволяет пожарному высвобождать тепло тела в надежде ослабить тепловые удары и усталость.

Использование отдельных капюшонов из Номекса может в конечном счете уйти в прошлое. Поскольку современные исследования направлены на пригодность боевой одежды для защиты от CBRN, капюшон вшивается в боевую одежду в области шеи. Такие новые капюшоны, возможно, будут изготавливаться из внешней оболочки, гидроизолирующего барьера и тепловой защиты. Эти слои будут сшиваться вместе в районе воротника куртки. Исследования по этой новой технологии еще продолжаются.

Продолжение статьи смотрите на портале www.polymery.ru НЕТКАНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ПОЖАРНЫХ И ВОЕННОСЛУЖАЩИХ (Часть II)

www.polymery.ru