Study on fireproof textile heat resistance improvement with TiSi(N) nanocomposite coating of various thicknesses

• Autorzy: Stankiewicz M. , Miedzińska D. , Marszałek K.

Warianty tytułu

PL

Badania poprawy odporności cieplnej tkanin ognioodpornych poprzez użycie nanokompozytowych warstw wierzchnich TiSi(N) o różnych grubościach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Fireproof textiles must exhibit high heat resistance. Many methods to improve this property are known. They can be achieved, for example, using special chemical additives during fiber production. In the paper the use of a nanocomposite layer is proposed. NATAN and PROTON fireproof textiles were coated with a TiSi(N) nanocomposite layer using magnetron sputtering technology. Three layer thicknesses of 200, 300 and 400 nm were applied. The thermal barrier effect for heating up to 100 and 330°C was studied on specially designed testing equipment. The influence of the layer thickness on the textile heat resistance was visible at 100°C. For the thickest layer a worse effect was observed, which could be caused by the thermal conductivity of the composite layer. However, the proposed layer raised the heat resistance of the textiles.

PL

Tkaniny ognioodporne muszą charakteryzować się wysoką odpornością cieplną. Znanych jest wiele metod ulepszania tej właściwości. Można ją uzyskać na przykład za pomocą specjalnych dodatków chemicznych stosowanych podczas produkcji włókien. W artykule zaproponowano zastosowanie warstwy nanokompozytowej. Tkaniny ognioochronne NATAN i PROTON zostały pokryte warstwą nanokompozytową TiSi(N) przy użyciu technologii rozpylania magnetronowego. Zastosowano trzy warstwy o grubości 200, 300 i 400 nm. Efekt barierowości termicznej dla ogrzewania do 100 i 330°C został zbadany na specjalnie zaprojektowanym stanowisku eksperymentalnym. Wpływ grubości warstwy na odporność cieplną badanych materiałów był widoczny w 100°C. Dla najgrubszej warstwy zaobserwowano gorszy efekt, co może być spowodowane przewodnością cieplną warstwy kompozytowej. Jednak proponowana warstwa pozwoliła na zwiększenie wytrzymałości cieplnej tekstyliów.

Słowa kluczowe

EN

nanocomposite layer; fireproof textile; heat resistance

PL

warstwa nanokompozytu; tkanina ognioodporna; odporność na ciepło

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 18, nr 2
• Strony: 110--114
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys.

Twórcy

autor

Stankiewicz M.

• Military University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, ul. Urbanowicza 2, 00-908 Warsaw, Poland

autor

Miedzińska D.

• Military University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, ul. Urbanowicza 2, 00-908 Warsaw, Poland

autor

Marszałek K.

• AGH University of Science and Technology, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Harrocks A.R., Anand S.C., Handbook of Technical Textiles, Woodhead Publishing Limited, Cambridge 2000.
• [2] Bajaj P., Sengupta A.K., Protective clothing, Textile Progress 1992, 22, 2, 1-110.
• [3] Lewin M., Sello S.B., Handbook of Fibre Science and Technology, Vol. II: Chemical processing of fibres and fabrics: functional finishes, Part B, Dekker, New York 1984.
• [4] Van Krevelen D.W., Flame resistance of chemical fibres, Journal of Applied Polymer Science, Applied Polymer Symposium 1977, 31, 269-292.
• [5] Teijin Ltd., Super FR cloth, Textile Horizons 1989, 9.
• [6] Ward D.T., High tech fibres featured at Frankfurt show, International Fibre Journal 1991, 6, 89-93.
• [7] Jarecki L., New fibres in Western Europe, American Textiles International 1988, 7, 50-54.
• [8] Russell R., Ballyclare special products Ltd., Technical Textiles International 1997, 6, 8.
• [9] Saville N., Squires M., Multiplex panotex textiles, International Conference Industrial and Technical Textiles, University of Huddersfield, UK, 6-7 July 1993.
• [10] Lennox-Kerr P., Friction spinning creates hybrid yarns for improved thermal protection, Technical Textiles International 1977, 6, 18-20.
• [11] Rainer W. (Sandoz-patent-G.m.b.H.), Aqueous dispersions of cyclic pyro(thio)phosphate esters as fire proofing agents, Ger. offen. DE 4,128,638, 5 Mar. 1992.
• [12] Heidari S., Visil: a new hybrid technical fibre, Chemifasern/Textile Industrie, Dec., 41/93, T224/E186, 1991.
• [13] Heidari S., Paren A., Nousianinen P., The mechanism of fire resistance in viscose/silicic acid hybrid fibres, Journal of the Society of Dyers and Colourists 1993, 109, 201-203.
• [14] Ma Z., Zhao W., Liu Y., Shi J., Synthesis and properties of intumescent phosphorus-containing flameretardant polyesters, Journal of Applied Polymer Science 1997, 63, 1511-1515.
• [15] Unitika develops new flame retardant polyester, Japan Textile News, April, 24, 1994.
• [16] Noguchi N., Matsunaga A., Yonezawa Y., Fire resistant nonwoven fabric composites with good softness and their manufacture, Japanese Patent 09 78, 433, 25 Mar. 1997.
• [17] Małek E., Miedzińska D., Stankiewicz M., Heat resistance research and surface analysis of fireproof textiles with titanum silicide coating, Procedia Structural Integrity 2017, 5, 508-515.
• [18] Miedzińska D., Gieleta R., Małek E., Zasada D., Stankiewicz M., Marszałek K., Experimental research on influence of gas impact on thermal and mechanical properties of auxetic material covered with titanium silicide coating, Bulletin of the Polish Academy of Sciences - Technical Sciences (2018), BPASTS-00464-2017-01, in press.
• [19] Marszałek K., Mania R., The nanocomposite TiN-Si3N4 coatings on textiles, Politechnika Koszalińska: 9-th Symposium on Vacuum based Science and Technology, 16-18 November 2015, Kołobrzeg, Poland.
• [20] Ghasem R., Laser glazing of plasma-sprayed nanostructured yttria stabilized zirconia thermal bather coatings, Ceramics International 2014, 39, 9483-9490.
• [21] Derlukiewicz D., Method of modeling thermoelastic phenomena in ceramic layered costings, Institute of Machinery Design and Operation of Wrocław University of Technology, Wrocław 2006.
• [22] Domingo N., Heat Transfer Effectiveness of Thermal Barrier Coating with Different Fuel Compositions, Oak Ridge National Laboratory 1991.
• [23] Jun K., Assessment of the thermal conductivity of yttria-stabilized zirconia coating, Materials Transactions 2014, 55, 1, 188-193, 2014.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).