Przemysł stoczniowy, odlewniczy, hutniczy, metalurgiczny czy koksowniczy to obszary, w których korzystanie z odzieży ochronnej wykonanej z materiałów ognioodpornych jest konieczne. Zwłaszcza w sytuacjach, gdy pracownicy narażeni są na ekspozycję czynników gorąca, tj. podczas pracy w pobliżu lub wewnątrz pieców hutniczych bądź innych źródeł żaru, ciepła i ognia.

Uwaga na gorąco

Zadaniem odzieży wykonanej z termoodpornych i wytrzymałych włókien jest ochrona przed płomieniem pojawiającym się w wielu procesach technologicznych, promieniowaniem podczerwonym i łukami elektrycznymi, które wydzielają ogromne ilości energii w ciągu ułamków sekundy, przez co mogą stanowić śmiertelne zagrożenie dla pracowników. Tkaniny wysokotemperaturowe pozwalają zabezpieczyć ciało przed poparzeniami na skutek rozprysków płynnych metali (żelaza, aluminium, miedzi, stali lub cynku) czy gorącego żużlu, a także umożliwiają ochronę stóp i rąk w kontakcie z gorącymi narzędziami i powierzchniami, które mogą osiągać temperaturę nawet kilkuset stopni Celsjusza.

Na rynku dostępnych jest wiele rodzajów tkanin odpornych na działanie wysokich temperatur. Podstawowym czynnikiem, który nadaje tym tekstyliom specjalistyczne właściwości, jest struktura włókien charakteryzująca się wysokim oporem cieplnym. Dzięki temu przepływ ciepła przez materiał jest zmniejszony do minimum i staje się on termoizolacyjny. Od rodzaju przędzy i jej domieszek, przesądzających o parametrach tkaniny, zależą jej poszczególne zastosowania.

Ze szklanej przędzy

Jednymi z najpopularniejszych wysokotemperaturowych tekstyliów są materiały z włókien szklanych. Choć walory szklanej przędzy wykorzystali już starożytni, kluczowym momentem w jej historii było odkrycie dokonane w 1938 r. przez specjalistów z Glass Company, którzy zauważyli, że stopione szkło wytłaczane przez wiele maleńkich dysz na płytę i uderzane strumieniem pary lub sprężonego powietrza rozciąga się w niezwykle długie pasma o jednolitej mikroskopijnej średnicy. Włókna te są odporne na działanie wysokich temperatur (nawet do 5500C), niepalne i cechują się dużą wytrzymałością mechaniczną, a wykonane z nich tkaniny są chemicznie obojętne, niemal nie absorbują wody i praktycznie nie ulegają działaniu pleśni oraz procesowi gnicia i korozji. Te właściwości szklanej przędzy sprawiły, że już od połowy XX w. była ona powszechnie używana do ocieplania domów i fabryk, produkcji ubrań ochronnych, zasłon, kotar i koców gaśniczych czy pokrowców izolacyjnych.

Jednorodne włókna szklane, o średnicy nieco większej niż ludzki włos, mają też zdolność do przewodzenia światła. Odkrycia tego dokonał Narinder Kapany w latach 50. XX w. i zaowocowało ono powstaniem medium o doskonałych właściwościach transmisyjnych, czyli światłowodów, które są dziś podstawowym narzędziem technologii telekomunikacyjnych. Włókna szklane – w postaci tkanin i jedwabiu, sznurów, mat, a także rovingu, czyli pasm połączonych ze sobą bez skrętu – cieszą się zainteresowaniem w wielu branżach przemysłu: metalurgii, lotnictwie, budownictwie, sektorze drogowym i energetyce. Są popularnym materiałem służącym do izolacji cieplnej przewodów, kotłów, zaworów, kanałów, turbin i przewodów w miejscach, gdzie utrzymują się wysokie temperatury. Tworzywa polimerowe wzmacniane włóknem szklanym wykorzystuje się do budowy jachtów, są też używane jako materiał konstrukcyjny desek windsurfingowych, nart i rakiet tenisowych. Cenionym w przemyśle rozwiązaniem jest wzmacnianie szklanych pasm domieszkami grafitu lub wermikulitu, dzięki którym stają się one odporne na uszkodzenia mechaniczne i chemiczne, a przede wszystkim na działanie temperatur dochodzących odpowiednio do 600 i 1000°C. Wzmocnione w ten sposób tekstylia są używane w czasie wygrzewania spawanych konstrukcji, służą również do produkcji kurtyn i osłon w drzwiach pieców.

Ceramiczna izolacja

Kolejny materiał, który z racji dużej odporności na działanie wysokich temperatur jest szczególnie ceniony w przemyśle, to tworzywo z włókien ceramicznych. Tkaniny ceramiczne, składające się z przędzy glinokrzemianowej z niewielką domieszką włókien organicznych, mają wyjątkowe właściwości ogniotrwałe, a także dużą odporność na działanie tłuszczów, kwasów i ciekłych metali. Zalety ogniotrwałych włókien ceramicznych dostrzeżono już w latach 50. ubiegłego wieku, kiedy po raz pierwszy zastosowano je do procesów technologicznych przebiegających w temperaturze przekraczającej 700°C, w których wcześniej sprawdzały się wyłącznie twarde materiały ogniotrwałe, np. cegły lub masy lejne.

Maty ceramiczne wytwarzane są w procesach wydmuchiwania i przędzenia długich i elastycznych włókien, co pozwala na uzyskanie lekkiej i wytrzymałej na rozciąganie struktury materiału i gwarantuje jego wyjątkową odporność na działanie temperatur w zakresie od 1260 do nawet 1600°C. Tekstylia ceramiczne cechują się taką samą żaroodpornością jak twarde materiały ogniotrwałe, mają jednak pięciokrotnie wyższe zdolności izolacyjne, dzięki czemu są jednym z najbardziej popularnych materiałów osłonowych. Nie bez znaczenia jest też duża odporność na wstrząsy cieplne.

Włókniny ceramicznej używa się do uszczelniania otworów wyczystkowych i włazów kotłowych oraz innych elementów mechanicznych, których praca przebiega w otoczeniu pary wodnej i wody. Maty ceramiczne znajdują zastosowanie w przemyśle stalowym, gdzie służą do izolacji i uszczelniania pieców do obróbki cieplnej oraz wyżarzania. W branży rafineryjnej i petrochemicznej są używane do wykładania nagrzewnic do ropy naftowej, zapewniają też ochronę cieplną rur, kanałów i turbin. Branża energetyczna wykorzystuje znakomite właściwości izolacyjne materiałów ceramicznych do osłony drzwi kotłów i pokryw turbin oraz izolacji uszczelek ekspansyjnych, a także pokrycia rur.

Ogniotrwała krzemionka

Szczególnie dużą odpornością na gorąco cechują się tkaniny wykonane z włókna krzemionkowego. Materiały z dużą ilością krzemionki są bardzo elastyczne i wytrzymują chwilowe działanie temperatury dochodzącej do 1400°C, krótkotrwałe – do 1200°C oraz stałą temperaturę 900°C. Tkaniny te mają tę rzadką cechę, że są skuteczne w filtrowaniu stopionych metali, dlatego znajdują zastosowanie w produkcji instalacji odpylających, które pracują w bardzo gorącym otoczeniu. Z ogniotrwałych tekstyliów krzemionkowych wytwarza się kurtyny przeciwpożarowe, odzież ochronną wykorzystywaną w pożarnictwie i osłony przeciw odpryskom stopionych metali.

Nici, które nie płoną

Szczególne właściwości tkanin termoizolacyjnych sprawiają, że są one często wykorzystywane do produkcji odzieży ochronnej pracowników (np. fartuchów, kombinezonów czy rękawic), którzy podczas wykonywania swoich zadań mają styczność z ogniem lub wysoką temperaturą otoczenia. Na nic by się jednak zdała ogniotrwałość tekstyliów, gdyby nici użyte do zszywania odzieży płonęły po zetknięciu z żywym ogniem. Ważne jest więc, by i one cechowały się ogniotrwałością.

Do najbardziej popularnych i wytrzymałych na trudne warunki przemysłowe należą nici krzemionkowe i nici z włókna szklanego pokryte PTFE. Pierwsze mają dużą wytrzymałość na rozciąganie, dzięki czemu idealnie nadają się do szycia. Oprócz wybitnej odporności na działanie wysokich temperatur (wytrzymują chwilową temperaturę do 1400°C i stałą pracę w temperaturze do 1000°C) ich dodatkowym atutem jest wytrzymałość i odporność na oddziaływanie większości olejów i rozpuszczalników.

Nici z włókien szklanych, dzięki powłoce z PTFE, są bardzo elastyczne i idealnie nadają się np. do zszywania rękawic ochronnych, poduszek powietrznych oraz izolacyjnych pokrowców na przewody kominowe i rury spalinowe. Szklane nici są bardzo rozciągliwe, cechują się też dużą odpornością na działanie chemii przemysłowej: kwasów, oksydantów i zasad, dzięki czemu mogą być stosowane w niemal każdych warunkach produkcyjnych.