Исследователи из UNSW создали инновационный огнестойкий спрей, который может замедлить возгорание хлопчатобумажных материалов и снизить риск ожогов.
Новая формула для повседневной защиты
Эта разработка ориентирована на использование с такими предметами, как рубашки или постельное бельё, которые есть у большинства людей дома. Она может обеспечить жизненно важную защиту для тех, кто живёт в районах, подверженных лесным пожарам, или в чрезвычайных ситуациях.
Спрей на водной основе покрывает ткань практически невидимым защитным слоем, не изменяя при этом мягкость и воздухопроницаемость материала — распространённую проблему при нанесении покрытий на текстиль.
Профессор Гуань Йео и его команда исследователей из UNSW Mechanical and Manufacturing Engineering последние два года работали над формулой. Они эксперты в создании огнестойких продуктов — в 2023 году они создали FSA Firecoat, огнестойкую краску, которая первой в Австралии прошла тест BAL-40 и теперь продаётся в Bunnings.
Нетоксичные ингредиенты
«Мы выбрали хлопок, потому что это один из наиболее распространённых материалов, используемых в швейной и текстильной промышленности», — говорит профессор Йео. «Нам удалось создать решение, которое не пахнет и не изменяет мягкость хлопка после нанесения. Таким образом, одежда по-прежнему ощущается так же, как и раньше».
Формула использует нетоксичные ингредиенты, состоящие из элементов фосфора и азота, которые действуют как связующие, и водорастворимого экстракта целлюлозы — органического соединения растительного происхождения, богатого углеродом, которое можно найти в хлопке, древесной целлюлозе или другой растительной биомассе.
В сочетании они образуют тонкое защитное покрытие, которое прочно связывается с натуральными волокнами, такими как хлопок. Фосфор укрепляет углеродный слой, который отталкивает тепло.
«В конечной формуле мы используем концентрацию всего около 10–15%, чтобы облегчить распыление на поверхности — и к тому же он мгновенно высыхает», — говорит профессор Йео, директор ARC Research Hub for FRIASA в UNSW.
«Это приводит к созданию ткани, которая сопротивляется горению и значительно снижает передачу тепла, не становясь жёсткой и не меняя цвет», — добавляет он.
Лабораторные испытания
В лабораторных условиях два куска хлопка, один с покрытием и один без, были подвергнуты воздействию прямого пламени. Исследователи обнаружили, что покрытая ткань воспламенилась вдвое дольше и выделяла вдвое меньше тепла по сравнению с непокрытой тканью.
Пламя также только обуглило обработанную ткань, тогда как необработанная ткань загорелась в считанные секунды.
Тест также показал снижение пиковой скорости тепловыделения (PHRR) примерно на 89%, что означает, что обработанный хлопковый материал производит только 11% от максимальной тепловой мощности необработанного образца.
Снижение PHRR имеет решающее значение для замедления распространения огня, снижения интенсивности тепла и уменьшения вероятности мгновенного воспламенения материала.
«Наши результаты также показывают, что при воздействии тепла температура поверхности текстиля может быть снижена до 30–40% от температуры нагрева», — говорит профессор Йео.
«В условиях имитации пожара обработанные ткани поддерживали температуру на стороне кожи ниже 40 °C, даже когда внешняя среда достигала 100 °C», — добавляет он.
Одним из ключевых преимуществ спрея является долговечность раствора — он достаточно прочен, чтобы выдерживать лёгкий контакт с водой, но полностью растворяется при тщательной стирке.
Для проверки этого команда постирала обработанную ткань и подвергла её воздействию пламени. Она загорелась так же быстро, как и необработанная ткань.
«Мы хотели продемонстрировать, вернётся ли ткань к своей первоначальной воспламеняемости после смывания покрытия», — говорит профессор Йео. «И это так, что показывает: покрытие обеспечивает защитный слой на вашей рубашке или штанах до тех пор, пока вы его не смоете».
Профессор Йео и его команда также осторожны, чтобы не расхваливать решение сверх меры. «Это дополнительный слой защиты, а не магическое силовое поле», — говорит он. «Если человек один, может быть сложно распылить ему на спину — как при нанесении солнцезащитного крема».
«И мы не говорим, что это сделает людей полностью огнеупорными, но это может замедлить скорость горения вашей одежды и потенциально уменьшить травмы при пожаре», — добавляет он. «Эта задержка может иметь решающее значение в чрезвычайных ситуациях, предоставляя драгоценные секунды для эвакуации».